JP2024085623A

JP2024085623A - Power Supplies and Electronics

Info

Publication number: JP2024085623A
Application number: JP2022200229A
Authority: JP
Inventors: 展也立川; 敦岡田; 龍馬池本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2022-12-15
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2024-06-27

Abstract

【課題】ＤＣＤＣコンバータの内蔵ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ速度の高速化に伴う電圧発生によるＤＣＤＣコンバータの入力電源端子の破壊を防ぐ。【解決手段】商用電源から供給される交流電源を直流電源に変換する電源装置において、直流電圧を降圧する前段の電圧変換部と、前記前段の電圧変換部の後段に設けられ、前記前段の電圧変換部からの出力電圧を更に降圧する後段の電圧変換部と、前記前段の電圧変換部と前記後段の電圧変換部とを制御する電源制御部と、を備え、前記電源制御部は、前記後段の電圧変換部の監視結果に基づいて、前記前段の電圧変換部の出力電圧を低下させる。【選択図】図３[Problem] To prevent destruction of the input power terminal of a DCDC converter due to voltage generation accompanying faster ON/OFF speeds of built-in FETs in the DCDC converter. [Solution] A power supply device that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power includes a front-stage voltage conversion unit that steps down the DC voltage, a rear-stage voltage conversion unit that is provided rear of the front-stage voltage conversion unit and further steps down the output voltage from the front-stage voltage conversion unit, and a power supply control unit that controls the front-stage voltage conversion unit and the rear-stage voltage conversion unit, and the power supply control unit reduces the output voltage of the front-stage voltage conversion unit based on the results of monitoring the rear-stage voltage conversion unit. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、電源装置および電子機器に関する。 The present invention relates to a power supply device and an electronic device.

複合機、プリンタといった画像形成装置を一例とする電子機器は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳｏＣ（System on a Chip）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）といった多様なデバイスを搭載しているため、多数種の電源を必要としている。このような電子機器は、消費電力の低減を目的として、ＤＣ（直流）電圧を別のＤＣ（直流）電圧に変換するＤＣＤＣコンバータを複数使用する。 Electronic devices, such as image forming devices such as multifunction peripherals and printers, are equipped with a variety of devices such as a CPU (Central Processing Unit), SoC (System on a Chip), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), MCU (Micro Controller Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory), and therefore require many types of power supplies. To reduce power consumption, such electronic devices use multiple DCDC converters that convert one DC (direct current) voltage into another DC (direct current) voltage.

近年、ＤＣＤＣコンバータは、精度向上のために、スイッチング周波数が上昇している。そのため、ＤＣＤＣコンバータは、内蔵ＦＥＴ（Field Effect Transistor）のＯＮ／ＯＦＦ速度が遅いままでは効率が悪くなることから、併せて内蔵ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ速度を高速化する傾向にある。ところが、ＤＣＤＣコンバータは、内蔵ＦＥＴの高速なスイッチングにより、電流の高速変動（ｄＩ／ｄｔ）が発生すると、Ｖ＝Ｌ×ｄＩ／ｄｔの式に従い、寄生インダクタンスの影響を受けやすく、意図せぬ電圧が発生しやすくなる。このように寄生インダクタンスの影響を受けて発生する意図せぬ電圧は、ＤＣＤＣコンバータの入力電源端子を破壊させてしまう、という問題がある。 In recent years, the switching frequency of DC-DC converters has been increasing in order to improve accuracy. As a result, the efficiency of DC-DC converters decreases if the ON/OFF speed of the built-in FET (Field Effect Transistor) remains slow, so there is a trend to speed up the ON/OFF speed of the built-in FET. However, when high-speed current fluctuations (dI/dt) occur due to the high-speed switching of the built-in FET, the DC-DC converter is susceptible to the effects of parasitic inductance according to the formula V = L x dI/dt, making it easy for unintended voltages to occur. There is a problem in that the unintended voltages generated under the effects of parasitic inductance in this way can destroy the input power terminal of the DC-DC converter.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＤＣＤＣコンバータの内蔵ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ速度の高速化に伴う電圧発生によるＤＣＤＣコンバータの入力電源端子の破壊を防ぐことを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to prevent damage to the input power terminal of a DCDC converter caused by voltage generation associated with faster ON/OFF speeds of the built-in FETs of the DCDC converter.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、商用電源から供給される交流電源を直流電源に変換する電源装置において、直流電圧を降圧する前段の電圧変換部と、前記前段の電圧変換部の後段に設けられ、前記前段の電圧変換部からの出力電圧を更に降圧する後段の電圧変換部と、前記前段の電圧変換部と前記後段の電圧変換部とを制御する電源制御部と、を備え、前記電源制御部は、前記後段の電圧変換部の監視結果に基づいて、前記前段の電圧変換部の出力電圧を低下させる、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides a power supply device that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power, the device comprising: a front-stage voltage conversion unit that steps down the DC voltage; a rear-stage voltage conversion unit that is provided rear of the front-stage voltage conversion unit and further steps down the output voltage from the front-stage voltage conversion unit; and a power supply control unit that controls the front-stage voltage conversion unit and the rear-stage voltage conversion unit, the power supply control unit reducing the output voltage of the front-stage voltage conversion unit based on the monitoring results of the rear-stage voltage conversion unit.

本発明によれば、ＤＣＤＣコンバータの内蔵ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ速度の高速化に伴う電圧発生によるＤＣＤＣコンバータの入力電源端子の破壊を防ぐことができる、という効果を奏する。 The present invention has the effect of preventing damage to the input power terminal of a DCDC converter caused by voltage generation associated with faster ON/OFF speeds of the built-in FETs of the DCDC converter.

図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の構成の一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment. 図２は、画像形成装置が有する電源供給ラインの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a power supply line provided in the image forming apparatus. 図３は、ＤＣ電源部のハードウェア構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a hardware configuration of the DC power supply unit. 図４は、第二のＤＣＤＣコンバータの動作例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the second DC-DC converter. 図５は、閾値電圧値を例示的に示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of threshold voltage values. 図６は、電源制御部による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the output voltage adjustment process performed by the power supply control unit. 図７は、第２の実施の形態にかかる電源制御部による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a flow of an output voltage adjustment process performed by the power supply control unit according to the second embodiment. 図８は、第３の実施の形態にかかるＤＣＤＣコンバータの動作例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the DC-DC converter according to the third embodiment. 図９は、電源制御部による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the output voltage adjustment process performed by the power supply control unit.

以下に添付図面を参照して、電源装置および電子機器の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態にかかる電子機器は、複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能といった複数の機能を１つの装置で実現させた複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）と称される画像形成装置１００である。 The following describes in detail an embodiment of a power supply device and an electronic device with reference to the accompanying drawings. The electronic device according to this embodiment is an image forming device 100 called a multi-function peripheral (MFP) that realizes multiple functions such as a copying function, a printer function, and a facsimile function in a single device.

画像形成装置１００は、操作部が有するアプリケーション切替キーをユーザが操作することで、複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能等の中から実行する機能を選択する。画像形成装置１００は、複写機能が選択された場合には、複写モードに遷移し、プリンタ機能が選択された場合には、プリンタモードに遷移し、ファクシミリ機能が選択された場合には、ファクシミリモードに遷移する。例えば、画像形成装置１００は、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される印刷ジョブを受信する。そして、プリンタ機能が選択されてプリンタモードに遷移している場合、外部装置から受信した印刷ジョブに従って印刷処理を実行する。 When the user operates an application switching key on the operation unit, the image forming device 100 selects a function to be executed from among a copy function, a printer function, a facsimile function, etc. When the copy function is selected, the image forming device 100 transitions to copy mode, when the printer function is selected, the image forming device 100 transitions to printer mode, and when the facsimile function is selected, the image forming device 100 transitions to facsimile mode. For example, the image forming device 100 receives a print job sent from an external device such as a personal computer. Then, when the printer function is selected and the image forming device 100 transitions to printer mode, the image forming device 100 executes printing processing according to the print job received from the external device.

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）１０１と、画像読取装置１０２と、プリンタユニット１０３と、を備える。 (First embodiment)
Fig. 1 is a diagram showing an example of a configuration of an image forming apparatus 100 according to a first embodiment. As shown in Fig. 1, the image forming apparatus 100 includes an automatic document feeder (ADF) 101, an image reading device 102, and a printer unit 103.

ＡＤＦ１０１は、原稿を供給するための原稿給紙トレイ、当該原稿給紙トレイから原稿を取り出すピックアップローラ、原稿給紙トレイから取り出された原稿を１枚ずつ分離して画像読取装置１０２に供給する分離ローラ、画像読取装置１０２により読み取られた原稿が排出される排出トレイ等を有する。 The ADF 101 has an original feed tray for feeding originals, a pickup roller for picking up originals from the original feed tray, a separation roller for separating the originals picked up from the original feed tray one by one and feeding them to the image reading device 102, and an output tray for outputting the originals read by the image reading device 102, etc.

画像読取装置１０２は、ＡＤＦ１０１から供給される原稿が移動するコンタクトガラス、当該コンタクトガラスを通して原稿に光を照射する光源、原稿から反射した光を受光して電気信号に変換する光電変換素子等を有する。画像読取装置１０２は、その他に、複数の反射ミラー、集光レンズ、光電変換素子から出力される電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ等を有する。本実施の形態では、画像読取装置１０２は、原稿から反射した光を電気信号に変換する反射型の装置としたが、原稿を透過した光を電気信号に変換する透過型の装置としても良い。 Image reading device 102 has a contact glass over which the original document supplied from ADF 101 moves, a light source that irradiates the original document through the contact glass, and a photoelectric conversion element that receives light reflected from the original document and converts it into an electrical signal. Image reading device 102 also has a number of reflecting mirrors, a condensing lens, an A/D converter that converts the electrical signal output from the photoelectric conversion element into digital data, and the like. In this embodiment, image reading device 102 is a reflective device that converts light reflected from the original document into an electrical signal, but it may also be a transmissive device that converts light that has passed through the original document into an electrical signal.

プリンタユニット１０３は、電子写真方式により用紙に画像を形成する。具体的には、プリンタユニット１０３は、書込みユニット１０４、感光体ドラム１０５、現像ユニット１０６、搬送ベルト１０７、および定着ユニット１０８を有する。書込みユニット１０４は、エンジン制御部２０４（図２参照）から入力される画像データに基づいて、感光体ドラム１０５の表面に対して光を照射して、その表面に静電潜像を形成する。感光体ドラム１０５は、その表面が、帯電器により一様に帯電されているものとする。現像ユニット１０６は、感光体ドラム１０５の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像化して、トナー像を形成する。 The printer unit 103 forms an image on paper by electrophotography. Specifically, the printer unit 103 has a writing unit 104, a photoconductor drum 105, a developing unit 106, a conveyor belt 107, and a fixing unit 108. The writing unit 104 irradiates the surface of the photoconductor drum 105 with light based on image data input from the engine control unit 204 (see FIG. 2) to form an electrostatic latent image on the surface. The surface of the photoconductor drum 105 is assumed to be uniformly charged by a charger. The developing unit 106 develops the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor drum 105 by attaching toner to the image, forming a toner image.

感光体ドラム１０５の表面に形成されたトナー像は、搬送ベルト１０７により搬送される用紙等の記録媒体に転写される。定着ユニット１０８は、トナー像が転写された用紙に熱および圧力を加えて、トナー像を用紙に定着させる。トナー像が定着された用紙は、排紙トレイに排出される。 The toner image formed on the surface of the photoconductor drum 105 is transferred to a recording medium such as paper transported by a transport belt 107. The fixing unit 108 applies heat and pressure to the paper onto which the toner image has been transferred, fixing the toner image to the paper. The paper with the fixed toner image is discharged onto a paper output tray.

ここで、画像形成装置１００において複写機能を実行する場合の動作例について説明する。原稿の束がＡＤＦ１０１の原稿給紙トレイにセットされ、操作部を用いて複写開始の指示が入力されると、原稿給紙トレイにセットされた原稿の束が、ピックアップローラによって取り出され、分離ローラにより分離されて１枚ずつ順に画像読取装置１０２のコンタクトガラス上に搬送される。画像読取装置１０２は、コンタクトガラス上に送られた原稿に光を照射し、原稿で反射した光を、光電変換素子によって電気信号に変換し、当該電気信号をＡ／Ｄコンバータによりデジタルデータに変換して、画像データとして出力する。 Here, an example of the operation when executing the copying function in the image forming device 100 will be described. When a stack of documents is set on the document feed tray of the ADF 101 and an instruction to start copying is input using the operation unit, the stack of documents set on the document feed tray is picked up by a pickup roller, separated by a separation roller, and transported one by one in order onto the contact glass of the image reading device 102. The image reading device 102 irradiates the documents sent onto the contact glass with light, converts the light reflected by the documents into an electrical signal by a photoelectric conversion element, converts the electrical signal into digital data by an A/D converter, and outputs it as image data.

画像読取装置１０２から出力される画像データは、エンジン制御部２０４（図２参照）に送られ、シェーディング補正やガンマ補正等の各種画像処理が施され、書込みユニット１０４に画像情報として出力される。書込みユニット１０４は、エンジン制御部２０４（図２参照）から入力される画像データに基づいて、感光体ドラム１０５の表面に光を照射して静電潜像を形成する。その後、感光体ドラム１０５は、現像ユニット１０６によりトナーが付着されて、その表面にトナー像が形成される。 The image data output from the image reading device 102 is sent to the engine control unit 204 (see FIG. 2), where various image processing such as shading correction and gamma correction is performed, and the image information is output to the writing unit 104. Based on the image data input from the engine control unit 204 (see FIG. 2), the writing unit 104 irradiates the surface of the photoconductor drum 105 with light to form an electrostatic latent image. After that, toner is attached to the photoconductor drum 105 by the developing unit 106, and a toner image is formed on the surface.

感光体ドラム１０５の表面に形成されたトナー像は、搬送ベルト１０７により搬送される用紙に押し付けられて転写される。感光体ドラム１０５の表面に残ったトナーは、クリーニングユニットにより除去される。トナー像が転写された用紙は、搬送ベルト１０７により定着ユニット１０８に搬送される。定着ユニット１０８は、用紙に熱を加えてトナーを溶かし、圧力を加えてトナーを用紙に定着させる。トナー像が定着された用紙は、排紙トレイに排出される。 The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 105 is pressed and transferred onto the paper being transported by the transport belt 107. Any toner remaining on the surface of the photosensitive drum 105 is removed by a cleaning unit. The paper onto which the toner image has been transferred is transported by the transport belt 107 to the fixing unit 108. The fixing unit 108 applies heat to the paper to melt the toner, and applies pressure to fix the toner to the paper. The paper with the fixed toner image is discharged onto the paper output tray.

図２は、画像形成装置１００が有する電源供給ラインの一例を示す図である。 Figure 2 shows an example of a power supply line provided in the image forming device 100.

図２に示すように、画像形成装置１００が有する電源供給ラインは、ＡＣ制御部２０１と、ＤＣ電源部２０２と、コントローラ部２０３と、エンジン制御部２０４と、を有する。ＡＣ制御部２０１は、商用電源Ｓ（外部電源の一例）から供給される交流電源（以下、ＡＣ電源と言う。電力の一例）を、定着ユニット１０８およびＤＣ電源部２０２に供給する。定着ユニット１０８は、ＡＣ制御部２０１から供給されるＡＣ電源を、当該定着ユニット１０８が有するヒータ（以下、定着ヒータと言う）に供給して、用紙に対する加熱を制御するオンオフ制御を実行する。 As shown in FIG. 2, the power supply line of the image forming apparatus 100 has an AC control unit 201, a DC power supply unit 202, a controller unit 203, and an engine control unit 204. The AC control unit 201 supplies alternating current power (hereinafter referred to as AC power, an example of power) supplied from a commercial power source S (an example of an external power source) to the fixing unit 108 and the DC power supply unit 202. The fixing unit 108 supplies the AC power supplied from the AC control unit 201 to a heater (hereinafter referred to as a fixing heater) of the fixing unit 108, and performs on/off control to control heating of the paper.

ＤＣ電源部２０２（電源装置の一例）は、ＡＣ制御部２０１を介して商用電源Ｓから供給されるＡＣ電源を、直流電源（以下、ＤＣ電源と言う）に変換して、画像形成装置１００の各部（例えば、コントローラ部２０３、画像読取装置１０２、プリンタユニット１０３、給紙搬送部２０５）に供給する。給紙搬送部２０５は、搬送ベルト１０７を含み、用紙を搬送する機構である。 The DC power supply unit 202 (an example of a power supply device) converts AC power supplied from a commercial power source S via the AC control unit 201 into direct current power (hereinafter referred to as DC power) and supplies it to each part of the image forming device 100 (e.g., the controller unit 203, the image reading device 102, the printer unit 103, and the paper feed conveying unit 205). The paper feed conveying unit 205 includes the conveying belt 107 and is a mechanism for conveying paper.

コントローラ部２０３は、操作部を含み、ＤＣ電源部２０２から供給されるＤＣ電源により駆動する。エンジン制御部２０４は、ＤＣ電源部２０２から供給されるＤＣ電源を、画像読取装置１０２、プリンタユニット１０３、給紙搬送部２０５等の負荷部に供給して、当該負荷部を駆動させる。 The controller unit 203 includes an operation unit, and is driven by DC power supplied from the DC power supply unit 202. The engine control unit 204 supplies the DC power supplied from the DC power supply unit 202 to load units such as the image reading device 102, the printer unit 103, and the paper feed and transport unit 205, to drive the load units.

図３は、ＤＣ電源部２０２のハードウェア構成を示す図である。 Figure 3 shows the hardware configuration of the DC power supply unit 202.

図３に示すように、ＤＣ電源部２０２は、ＡＣ制御部２０１を介して商用電源Ｓから供給されるＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）電源に変換して出力するコンバータ１１０と、当該コンバータ１１０から出力されるＤＣ電源を所定電圧のＤＣ電源に変換する第一のＤＣＤＣコンバータ１１１および第二のＤＣＤＣコンバータ１１２と、電源制御部１１３と、を備える。第一のＤＣＤＣコンバータ１１１および第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor；ＦＥＴ）などの高速スイッチング素子を内蔵する。第一のＤＣＤＣコンバータ１１１および第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ周期をコントロールすることで任意の電圧を得る。 As shown in FIG. 3, the DC power supply unit 202 includes a converter 110 that converts AC (alternating current) power supplied from a commercial power supply S via an AC control unit 201 into DC (direct current) power and outputs the DC power, a first DC-DC converter 111 and a second DC-DC converter 112 that convert the DC power output from the converter 110 into a DC power of a predetermined voltage, and a power supply control unit 113. The first DC-DC converter 111 and the second DC-DC converter 112 incorporate high-speed switching elements such as field effect transistors (FETs). The first DC-DC converter 111 and the second DC-DC converter 112 obtain an arbitrary voltage by controlling the ON/OFF cycle of the switching elements.

ＤＣ電源部２０２は、上述した画像形成装置１００の各部（例えば、コントローラ部２０３、画像読取装置１０２、プリンタユニット１０３、給紙搬送部２０５）に含まれるものであって、ＤＲＡＭやＲＯＭといったメモリ、Ethernet（登録商標） PHY、無線ＬＡＮ、その他オプションといった様々なデバイス１２０～１２２を接続する。デバイス１２０～１２２は、例えば３．３Ｖや１．８Ｖといった低電圧の電源にて駆動する。 The DC power supply unit 202 is included in each part of the image forming apparatus 100 described above (e.g., the controller unit 203, the image reading device 102, the printer unit 103, and the paper feed/transport unit 205), and connects various devices 120-122 such as memories such as DRAM and ROM, Ethernet (registered trademark) PHY, wireless LAN, and other options. The devices 120-122 are driven by a low-voltage power supply such as 3.3V or 1.8V.

第一のＤＣＤＣコンバータ１１１（前段の電圧変換部の一例）は、コンバータ１１０から２４Ｖ等の比較的高い電圧供給を受け、５Ｖ等の低電圧に降圧する。また、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１は、出力電圧を微調整するフィードバック回路を搭載している。 The first DC-DC converter 111 (an example of a front-stage voltage conversion unit) receives a relatively high voltage supply, such as 24 V, from the converter 110 and steps it down to a low voltage, such as 5 V. The first DC-DC converter 111 also includes a feedback circuit that finely adjusts the output voltage.

第二のＤＣＤＣコンバータ１１２（後段の電圧変換部の一例）は、低電圧の降圧ＤＣＤＣコンバータを使用する。第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の後段に設けられる。第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１から受けた５Ｖ等の低電圧を、各デバイス１２０～１２２の仕様に合った電源電圧に降圧し、各デバイス１２０～１２２に供給する。 The second DC-DC converter 112 (an example of a subsequent voltage conversion unit) uses a low-voltage step-down DC-DC converter. The second DC-DC converter 112 is provided subsequent to the first DC-DC converter 111. The second DC-DC converter 112 steps down the low voltage, such as 5V, received from the first DC-DC converter 111 to a power supply voltage that matches the specifications of each device 120-122, and supplies it to each device 120-122.

ところで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２で使用する低電圧の降圧ＤＣＤＣコンバータは、軽負荷時にはスイッチング損失を減少させるために、負荷電流の大きさによってＰＷＭ（Pulse Width Modulation（パルス幅変調））モードやＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation（パルス周波数変調））モードといったように、内蔵ＦＥＴのスイッチング周波数を調整する機能を有する。第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、モードの遷移状態によってその特性も変化する。 The low-voltage step-down DC-DC converter used in the second DC-DC converter 112 has a function of adjusting the switching frequency of the built-in FET, such as PWM (Pulse Width Modulation) mode or PFM (Pulse Frequency Modulation) mode, depending on the magnitude of the load current in order to reduce switching losses during light loads. The characteristics of the second DC-DC converter 112 also change depending on the mode transition state.

ここで、図４は第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の動作例を示す説明図である。 Here, FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the second DC-DC converter 112.

図４に示すように、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、負荷電流が大きい時には、必要な電圧を安定的に供給するためにＰＷＭモード（一定周期）でスイッチング動作を行う。このようにＰＷＭモード（一定周期）でスイッチング動作を行う場合、出力電圧（Ｖｏｕｔ）のリップル（電圧変化）は比較的安定する。 As shown in FIG. 4, when the load current is large, the second DC-DC converter 112 performs switching operation in PWM mode (constant cycle) to stably supply the required voltage. When performing switching operation in PWM mode (constant cycle) in this way, the ripple (voltage change) of the output voltage (Vout) is relatively stable.

一方で、図４に示すように、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、負荷電流が小さい時、すなわち軽負荷時には、スイッチング損失を減少させるため、出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視しながら、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させる。このように出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視しながら、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させるスイッチング動作を行う場合、出力電圧（Ｖｏｕｔ）のリップル（電圧変化）が大きくなる。また、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させるスイッチング動作を行う場合、過渡的な電流変化も大きく、寄生インダクタンスによる意図せぬ電圧が発生しやすくなる。このように寄生インダクタンスの影響を受けて発生する意図せぬ電圧は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電源端子を破壊させてしまう。 On the other hand, as shown in FIG. 4, when the load current is small, i.e., when the load is light, the second DC-DC converter 112 changes the frequency like PFM mode (periodic fluctuation) while monitoring the output voltage (Vout) in order to reduce switching loss. When performing a switching operation that changes the frequency like PFM mode (periodic fluctuation) while monitoring the output voltage (Vout), the ripple (voltage change) of the output voltage (Vout) becomes large. In addition, when performing a switching operation that changes the frequency like PFM mode (periodic fluctuation), the transient current change is also large, and unintended voltage due to parasitic inductance is likely to occur. The unintended voltage generated under the influence of parasitic inductance in this way destroys the input power terminal of the second DC-DC converter 112.

なお、ずっと低負荷状態であり、ＰＦＭモードのままであればスイッチング回数も多くなくデバイス故障につながる可能性もそこまで高くならないが、ＰＷＭモードとＰＦＭモードをまたぐような負荷電流の変化が多く発生しているようなケースでは高速なスイッチング周波数でＰＦＭモードの動きをするため、過電圧となる回数が増加するため故障が発生しやすい。 If the load is always low and the PFM mode remains the same, the number of switching events is not high and the possibility of device failure is not that high. However, in cases where there are many changes in the load current that straddle PWM and PFM modes, the device will operate in PFM mode at a high switching frequency, which increases the number of overvoltage events and makes the device more likely to fail.

ユーザの使用環境は様々であるため、省エネモードやスタンバイモードといったそれぞれの状態においても、各デバイスの負荷電流は異なる。また、ＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えをまたぐ画像形成装置１００と、そうでない画像形成装置１００と、のようなデバイスのばらつきを考慮する必要がある。 Because users have a variety of operating environments, the load current of each device differs even in each state, such as energy saving mode and standby mode. In addition, it is necessary to take into account variations in devices, such as image forming devices 100 that switch between PWM mode and PFM mode and image forming devices 100 that do not.

そこで、本実施形態では、電源制御部１１３が、画像形成装置１００がＰＦＭモードで動作しているか否かを、実動作を監視することで判断するようにしたものである。 Therefore, in this embodiment, the power supply control unit 113 determines whether the image forming device 100 is operating in PFM mode by monitoring the actual operation.

電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２を監視し、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）の検知を行う。また、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の監視結果に基づいて、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を低下させる。なお、電源制御部１１３は、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１および第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング周波数に合わせて制御を実施する必要があるため、応答性の高い（処理能力の高い）ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータを使用する。 The power supply control unit 113 monitors the second DC-DC converter 112 and detects the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112. The power supply control unit 113 also reduces the output voltage (Vout) of the first DC-DC converter 111 based on the monitoring results of the second DC-DC converter 112. Note that the power supply control unit 113 needs to perform control in accordance with the switching frequencies of the first DC-DC converter 111 and the second DC-DC converter 112, and therefore uses a highly responsive (high processing power) CPU (Central Processing Unit) or microcomputer.

本実施形態においては、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）の変化を検出した場合に、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を低下させることで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力端子の破壊を防ぐ。 In this embodiment, when the power supply control unit 113 detects a change in the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112, it reduces the output voltage (Vout) of the first DC-DC converter 111 to prevent damage to the input terminal of the second DC-DC converter 112.

具体的には、電源制御部１１３は、図４に示すように、ＰＷＭモードで動作している場合には、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が下回らないような電圧値である閾値電圧値Ｘを設定しておく。 Specifically, as shown in FIG. 4, when the power supply control unit 113 is operating in PWM mode, it sets a threshold voltage value X that is a voltage value below which the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 does not fall.

ここで、図５は閾値電圧値Ｘを例示的に示す図である。図５に示すように、電源制御部１１３は、ＰＷＭモード時の変化電圧幅の最小値（Ｍｉｎ）と最大値（Ｍａｘ）とを下回らないような電圧値である閾値電圧値Ｘを設定する。また、閾値電圧値Ｘは、デバイス電源規格値の最小値（Ｍｉｎ）、および、ＰＦＭモード時の変化電圧幅の最小値（Ｍｉｎ）を上回る値となっている。 Here, FIG. 5 is a diagram showing an example of the threshold voltage value X. As shown in FIG. 5, the power supply control unit 113 sets the threshold voltage value X, which is a voltage value that does not fall below the minimum value (Min) and maximum value (Max) of the voltage change range in PWM mode. In addition, the threshold voltage value X is a value that exceeds the minimum value (Min) of the device power supply specification value and the minimum value (Min) of the voltage change range in PFM mode.

次に、電源制御部１１３による出力電圧調整処理の流れについて説明する。 Next, we will explain the flow of the output voltage adjustment process performed by the power supply control unit 113.

ここで、図６は電源制御部１１３による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、まず、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視する（ステップＳ１）。 Here, FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the output voltage adjustment process by the power supply control unit 113. As shown in FIG. 6, first, the power supply control unit 113 monitors the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 (step S1).

電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回ったかを判定する（ステップＳ２）。 The power supply control unit 113 determines whether the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 falls below the threshold voltage value X (step S2).

電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回っていないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏ）、引き続き第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧を監視する（ステップＳ１）。 When the power supply control unit 113 determines that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 is not below the threshold voltage value X (No in step S2), it continues to monitor the output voltage of the second DC-DC converter 112 (step S1).

一方、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回ったと判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、ＰＦＭモードであるとして、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のフィードバック回路のＦＢ（FeedBack）端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げる（ステップＳ３）。電源制御部１１３は、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のＦＢ端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げることで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を下げることができる。 On the other hand, when the power supply control unit 113 determines that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 falls below the threshold voltage value X (Yes in step S2), it determines that the mode is PFM mode and adjusts the value of the FB (FeedBack) terminal of the feedback circuit of the first DC-DC converter 111 to lower the output voltage (Vout) (step S3). The power supply control unit 113 can lower the input voltage of the second DC-DC converter 112 by adjusting the value of the FB terminal of the first DC-DC converter 111 to lower the output voltage (Vout).

なお、電源制御部１１３は、ＦＢ端子の値の調節方法として、直接電圧を印加する方法でもよく、複数の抵抗を用意して分圧方法を選択する方法でもよい。また、電源制御部１１３は、複数用意された第一のＤＣＤＣコンバータ１１１から一つの第一のＤＣＤＣコンバータ１１１を選択的に切り替えることで出力電圧（Ｖｏｕｔ）を調整するようにしてもよい。 The power supply control unit 113 may adjust the value of the FB terminal by directly applying a voltage, or by preparing multiple resistors and selecting a voltage division method. The power supply control unit 113 may also adjust the output voltage (Vout) by selectively switching one of the multiple first DC-DC converters 111.

このように本実施形態によれば、出力電圧（Ｖｏｕｔ）のリップル（電圧変化）が大きくなるＰＦＭモードであることを実動作の監視によって判断した場合に、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を下げるようにした。これにより、ＤＣＤＣコンバータの内蔵ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ速度の高速化に伴う電圧発生によるＤＣＤＣコンバータの入力電源端子の破壊を防ぐことができる。 As described above, according to this embodiment, when it is determined by monitoring the actual operation that the PFM mode, in which the ripple (voltage change) of the output voltage (Vout) becomes large, the input voltage of the second DCDC converter 112 is lowered. This makes it possible to prevent damage to the input power terminal of the DCDC converter due to the voltage generated by the increased ON/OFF speed of the built-in FET of the DCDC converter.

なお、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回っていないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏ）、すなわち第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧が閾値電圧値Ｘを上回っている場合に、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を上昇させる制御を実行するようにしてもよい。例えば、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１から生成された電源をそのまま供給されているデバイス（例えばＵＳＢオプション等）が存在するケースがある。このような場合においては、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げたままでいるよりも、必要性に追従させて、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を上昇させる制御を実行する方が安定動作に寄与することができる。 When the power supply control unit 113 determines that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 is not below the threshold voltage value X (No in step S2), that is, when the output voltage of the second DC-DC converter 112 is above the threshold voltage value X, the power supply control unit 113 may execute control to increase the output voltage (Vout) of the first DC-DC converter 111. For example, there may be a device (e.g., a USB option) that is directly supplied with power generated by the first DC-DC converter 111. In such a case, executing control to increase the output voltage (Vout) of the first DC-DC converter 111 according to necessity can contribute to stable operation, rather than keeping the output voltage (Vout) of the first DC-DC converter 111 lowered.

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described.

第２の実施の形態は、第１の実施の形態とは、電源制御部１１３が一定回数以上のＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えが発生したかを判別するようにして、故障リスクの高い負荷条件に合わせた適切な構成を提供するようにした点が異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。 The second embodiment differs from the first embodiment in that the power supply control unit 113 determines whether switching between PWM mode and PFM mode has occurred a certain number of times or more, and provides an appropriate configuration that matches load conditions with a high risk of failure. In the following explanation of the second embodiment, explanations of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be explained.

ＤＣＤＣコンバータは、瞬間的な電圧印加ではなく、過電圧が長時間印加されることにより、故障が発生しやすい。さらには、ＤＣＤＣコンバータは、ＰＦＭモードであっても低い負荷電流が安定して継続している場合には故障発生しにくいが、ＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えをまたぐような負荷電流変化をする場合には故障が発生しやすい。言い換えれば、ＤＣＤＣコンバータは、ＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替え時は過渡応答性が悪くなるとともに、意図せぬ故障発生の要因となる可能性がある。 DCDC converters are prone to malfunction when an overvoltage is applied for a long period of time, rather than when a voltage is applied momentarily. Furthermore, DCDC converters are unlikely to malfunction when a stable low load current continues even in PFM mode, but malfunctions are more likely to occur when the load current changes across switching between PWM and PFM modes. In other words, DCDC converters have poor transient response when switching between PWM and PFM modes, and may be the cause of unintended malfunctions.

そこで、第２の実施の形態においては、ＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えをまたぐような負荷電流変化をする場合を考慮し、故障リスクの高い負荷条件に合わせた適切な構成を提供する。 Therefore, in the second embodiment, we take into consideration the case where the load current changes across switching between PWM mode and PFM mode, and provide an appropriate configuration that matches load conditions with a high risk of failure.

ここで、図７は第２の実施の形態にかかる電源制御部１１３による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、まず、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視する（ステップＳ１）。 Here, FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the output voltage adjustment process by the power supply control unit 113 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, first, the power supply control unit 113 monitors the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 (step S1).

電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回っていないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏ）、引き続き第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視する（ステップＳ１）。 When the power supply control unit 113 determines that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 is not below the threshold voltage value X (No in step S2), it continues to monitor the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 (step S1).

一方、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が閾値電圧値Ｘを下回ったと判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓ）、経過時間をカウントするタイマーをスタートさせるとともに（ステップＳ１１）、カウントを“１”インクリメントする（ステップＳ１２）。 On the other hand, if the power supply control unit 113 determines that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 has fallen below the threshold voltage value X (Yes in step S2), it starts a timer that counts the elapsed time (step S11) and increments the count by "1" (step S12).

電源制御部１１３は、ステップＳ１２でカウントした回数が一定時間内（例えば１ｓ（秒）以内）に規定回数を超えたかを否かを判定する（ステップＳ１３）。 The power supply control unit 113 determines whether the number of times counted in step S12 exceeds a specified number of times within a certain period of time (e.g., within 1 s (second)) (step S13).

電源制御部１１３は、ステップＳ１２でカウントした回数が一定時間内（例えば１ｓ（秒）以内）に規定回数を超えていない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、引き続き第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視する（ステップＳ１）。 If the number of times counted in step S12 does not exceed the specified number of times within a certain period of time (e.g., within 1 s (second)) (No in step S13), the power supply control unit 113 continues to monitor the output voltage (Vout) of the second DCDC converter 112 (step S1).

一方、電源制御部１１３は、ステップＳ１２でカウントした回数が一定時間内（例えば１ｓ（秒）以内）に規定回数を超えた場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、一定回数以上のＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えが発生したものとして、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のフィードバック回路のＦＢ端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げる（ステップＳ３）。電源制御部１１３は、このように第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のＦＢ端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げることで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を下げることができる。 On the other hand, if the number of times counted in step S12 exceeds a specified number of times within a certain period of time (for example, within 1 s (second)) (Yes in step S13), the power supply control unit 113 determines that switching between PWM mode and PFM mode has occurred a certain number of times or more, and adjusts the value of the FB terminal of the feedback circuit of the first DC-DC converter 111 to lower the output voltage (Vout) (step S3). By adjusting the value of the FB terminal of the first DC-DC converter 111 in this way to lower the output voltage (Vout), the power supply control unit 113 can lower the input voltage of the second DC-DC converter 112.

このように本実施形態によれば、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧が閾値電圧値Ｘを下回った回数が一定時間内に規定回数を超えた場合に、一定回数以上のＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えが発生したものとして、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のＦＢ端子の値を調節して出力電圧値を下げることで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を下げるようにした。これにより、ＰＷＭモードとＰＦＭモードとの切り替えをまたぐような負荷電流変化をする場合を考慮することができ、故障リスクの高い負荷条件に合わせた適切な構成を提供することができる。 In this manner, according to this embodiment, when the number of times that the output voltage of the second DC-DC converter 112 falls below the threshold voltage value X exceeds a specified number within a certain period of time, it is determined that a certain number of times or more of switching between PWM mode and PFM mode has occurred, and the input voltage of the second DC-DC converter 112 is lowered by adjusting the value of the FB terminal of the first DC-DC converter 111 to lower the output voltage value. This makes it possible to take into account cases in which the load current changes across switching between PWM mode and PFM mode, and to provide an appropriate configuration suited to load conditions with a high risk of failure.

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。 Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described.

第３の実施の形態は、第１の実施の形態とは、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）を監視するようにした点が異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。 The third embodiment differs from the first embodiment in that the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112 is monitored. In the following explanation of the second embodiment, the explanation of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and only the differences from the first embodiment will be explained.

第１の実施の形態では、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）がＰＷＭモードで動作している場合には下回らないような電圧値である閾値電圧値Ｘを設定するようにした。一方、負荷電流の変化が早く、ＤＣＤＣコンバータの動作が追従できない場合に、ＰＦＭモードのまま高速でスイッチング動作をするケースがある。この場合、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）の低下による判定が難しくなる。そこで、第３の実施の形態においては、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）を監視することで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の動作状態の判定を行うようにしたものである。 In the first embodiment, a threshold voltage value X is set, which is a voltage value that the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 does not fall below when operating in PWM mode. On the other hand, when the load current changes quickly and the operation of the DC-DC converter cannot keep up, there are cases where high-speed switching operation is performed in PFM mode. In such cases, it becomes difficult to determine whether the output voltage (Vout) of the second DC-DC converter 112 has decreased. Therefore, in the third embodiment, the power supply control unit 113 determines the operating state of the second DC-DC converter 112 by monitoring the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112.

ここで、図８は第３の実施の形態にかかるＤＣＤＣコンバータの動作例を示す説明図である。 Here, FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the DCDC converter according to the third embodiment.

図８に示すように、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、負荷電流が大きい時には、必要な電圧を安定的に供給するためにＰＷＭモード（一定周期）でスイッチング動作を行う。このようにＰＷＭモード（一定周期）でスイッチング動作を行う場合、出力電圧（Ｖｏｕｔ）のリップル（電圧変化）は比較的安定する。 As shown in FIG. 8, when the load current is large, the second DC-DC converter 112 performs switching operation in PWM mode (constant cycle) to stably supply the required voltage. When performing switching operation in PWM mode (constant cycle) in this way, the ripple (voltage change) of the output voltage (Vout) is relatively stable.

一方で、図８に示すように、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２は、負荷電流が小さい時、すなわち軽負荷時には、スイッチング損失を減少させるため、出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視しながら、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させる。このように出力電圧（Ｖｏｕｔ）を監視しながら、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させるスイッチング動作を行う場合、出力電圧（Ｖｏｕｔ）のリップル（電圧変化）が大きくなる。また、ＰＦＭモード（周期変動）のように周波数を変化させるスイッチング動作を行う場合、過渡的な電流変化も大きく、寄生インダクタンスによる意図せぬ電圧が発生しやすくなる。このように寄生インダクタンスの影響を受けて発生する意図せぬ電圧は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電源端子を破壊させてしまう。 On the other hand, as shown in FIG. 8, when the load current is small, i.e., when the load is light, the second DC-DC converter 112 changes the frequency like PFM mode (periodic variation) while monitoring the output voltage (Vout) in order to reduce switching loss. When performing a switching operation that changes the frequency like PFM mode (periodic variation) while monitoring the output voltage (Vout), the ripple (voltage change) of the output voltage (Vout) becomes large. In addition, when performing a switching operation that changes the frequency like PFM mode (periodic variation), the transient current change is also large, and unintended voltage due to parasitic inductance is likely to occur. The unintended voltage generated under the influence of parasitic inductance in this way destroys the input power terminal of the second DC-DC converter 112.

そこで、本実施形態では、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング動作に用いるスイッチング素子の電圧を監視し、スイッチング素子の電圧変化によって、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を小さくする制御を実行する。 Therefore, in this embodiment, the power supply control unit 113 monitors the voltage of the switching element used for the switching operation of the second DC-DC converter 112, and executes control to reduce the input voltage of the second DC-DC converter 112 based on the voltage change of the switching element.

具体的には、電源制御部１１３は、負荷電流の変化が早く、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の動作が追従できない場合において、ＰＦＭモードのまま高速でスイッチング動作をする場合、図８に示すように、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）について一定周期以上の電圧変化を検知可能な電圧値である閾値電圧値Ｙを設定しておく。 Specifically, when the load current changes too quickly for the operation of the second DC-DC converter 112 to keep up with, and high-speed switching is performed in PFM mode, the power supply control unit 113 sets a threshold voltage value Y, which is a voltage value that can detect voltage changes of a certain period or more for the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112, as shown in FIG. 8.

ここで、図９は電源制御部１１３による出力電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、まず、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）を監視する（ステップＳ２１）。 Here, FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the output voltage adjustment process by the power supply control unit 113. As shown in FIG. 9, first, the power supply control unit 113 monitors the voltage (Vsw) of the switching element of the second DCDC converter 112 (step S21).

電源制御部１１３は、閾値電圧値Ｙを用い、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）において一定周期以上の電圧変化があったかを判定する（ステップＳ２２）。 The power supply control unit 113 uses the threshold voltage value Y to determine whether there has been a voltage change of at least a certain period in the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112 (step S22).

電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）において一定周期以上の電圧変化はないと判定した場合（ステップＳ２２のＮｏ）、引き続き第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）を監視する（ステップＳ２１）。 When the power supply control unit 113 determines that there is no voltage change in the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112 for a period of at least a certain period (No in step S22), it continues to monitor the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112 (step S21).

一方、電源制御部１１３は、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧（Ｖｓｗ）において一定周期以上の電圧変化があったと判定した場合（ステップＳ２２のＹｅｓ）、ＰＦＭモードであるとして、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のフィードバック回路のＦＢ端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げる（ステップＳ２３）。電源制御部１１３は、このように第一のＤＣＤＣコンバータ１１１のＦＢ端子の値を調節して出力電圧（Ｖｏｕｔ）を下げることで、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を下げることができる。 On the other hand, if the power supply control unit 113 determines that there has been a voltage change of at least a certain period in the voltage (Vsw) of the switching element of the second DC-DC converter 112 (Yes in step S22), it determines that the mode is PFM mode and adjusts the value of the FB terminal of the feedback circuit of the first DC-DC converter 111 to lower the output voltage (Vout) (step S23). By adjusting the value of the FB terminal of the first DC-DC converter 111 in this way to lower the output voltage (Vout), the power supply control unit 113 can lower the input voltage of the second DC-DC converter 112.

このように本実施形態によれば、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング素子の電圧を監視することによって、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の入力電圧を小さくする制御を実行することにより、ＰＦＭモードのまま高速でスイッチング動作をする場合において、第二のＤＣＤＣコンバータ１１２の動作状態の判定を確実に行うことができる。 In this manner, according to this embodiment, by monitoring the voltage of the switching element of the second DC-DC converter 112 and executing control to reduce the input voltage of the second DC-DC converter 112, it is possible to reliably determine the operating state of the second DC-DC converter 112 when performing high-speed switching operation while remaining in PFM mode.

上述したように、電源制御部１１３は、第一のＤＣＤＣコンバータ１１１および第二のＤＣＤＣコンバータ１１２のスイッチング周波数に合わせて制御を実施する必要があるため、応答性の高い（処理能力の高い）ＣＰＵやマイクロコンピュータを使用する。本実施形態の電源制御部１１３で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。 As described above, the power supply control unit 113 must perform control in accordance with the switching frequencies of the first DC-DC converter 111 and the second DC-DC converter 112, and therefore uses a highly responsive (high processing power) CPU or microcomputer. The program executed by the power supply control unit 113 of this embodiment is provided by being recorded in an installable or executable file format on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, flexible disk (FD), CD-R, or DVD (Digital Versatile Disc).

また、本実施形態の電源制御部１１３で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の電源制御部１１３で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。 The program executed by the power supply control unit 113 of this embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading it via the network. The program executed by the power supply control unit 113 of this embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.

また、本実施形態の電源制御部１１３で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。 The program executed by the power supply control unit 113 of this embodiment may also be configured to be provided by being pre-installed in a ROM or the like.

なお、上記実施の形態では、本発明の電子機器を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機と称される画像形成装置１００に適用した例を挙げて説明するが、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。 In the above embodiment, the electronic device of the present invention is described as being applied to an image forming device 100, which is called a multifunction device and has at least two of the following functions: copy function, printer function, scanner function, and facsimile function. However, the electronic device can be applied to any image forming device, such as a copier, printer, scanner device, or facsimile device.

なお、電子機器は、通信機能を備えた装置であれば、画像形成装置に限られない。電子機器は、例えば、ＰＪ（Projector：プロジェクタ）、ＩＷＢ（Interactive White Board：相互通信が可能な電子式の黒板機能を有する白板）、デジタルサイネージ等の出力装置、ＨＵＤ（Head Up Display）装置、産業機械、撮像装置、集音装置、医療機器、ネットワーク家電、自動車（Connected Car）、ノートＰＣ（Personal Computer）、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ゲーム機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、ウェアラブルＰＣまたはデスクトップＰＣ等であってもよい。 The electronic device is not limited to an image forming device, so long as it is a device equipped with a communication function. The electronic device may be, for example, a PJ (Projector), an IWB (Interactive White Board: a white board with an electronic blackboard function that allows mutual communication), an output device such as a digital signage, a HUD (Head Up Display) device, industrial machinery, an imaging device, a sound collection device, medical equipment, a network home appliance, an automobile (Connected Car), a notebook PC (Personal Computer), a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a game console, a PDA (Personal Digital Assistant), a digital camera, a wearable PC, or a desktop PC.

１００電子機器
１１１前段の電圧変換部
１１２後段の電圧変換部
１１３電源制御部
１２０～１２２デバイス
２０２電源装置 100 Electronic device 111 Front-stage voltage conversion unit 112 Rear-stage voltage conversion unit 113 Power supply control unit 120 to 122 Device 202 Power supply device

特開２０１７－０２８９１２号公報JP 2017-028912 A 特開２０１５－０９７４４７号公報JP 2015-097447 A

Claims

In a power supply device that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power,
A front-stage voltage conversion unit that steps down a DC voltage;
a downstream voltage conversion unit provided downstream of the upstream voltage conversion unit and configured to further step down an output voltage from the upstream voltage conversion unit;
a power supply control unit that controls the first voltage conversion unit and the second voltage conversion unit;
Equipped with
the power supply control unit reduces the output voltage of the first voltage conversion unit based on a monitoring result of the second voltage conversion unit.
A power supply device comprising:

When the power supply control unit determines that the power supply control unit is operating in a PFM (Pulse Frequency Modulation) mode based on a magnitude of a ripple in the output voltage of the subsequent voltage conversion unit, the power supply control unit reduces the output voltage of the previous voltage conversion unit.
2. The power supply device according to claim 1 .

The power supply control unit determines that the power supply control unit is operating in the PFM mode when it determines that the output voltage of the downstream voltage conversion unit falls below a threshold voltage value that does not fall below a minimum value or a maximum value of a voltage change width in a PWM (Pulse Width Modulation) mode.
3. The power supply device according to claim 2.

The power supply control unit determines that the power supply control unit is operating in the PFM mode when it determines that the number of times that the output voltage of the downstream voltage conversion unit falls below a threshold voltage value that does not fall below a minimum value or a maximum value of a voltage change width in a PWM (Pulse Width Modulation) mode exceeds a specified number within a certain period of time.
3. The power supply device according to claim 2.

When the power supply control unit determines that the output voltage of the subsequent voltage conversion unit is greater than a threshold voltage value that does not fall below a minimum value and a maximum value of a voltage change width in a PWM (Pulse Width Modulation) mode, the power supply control unit increases the output voltage of the previous voltage conversion unit.
4. The power supply device according to claim 3.

When the power supply control unit determines that the subsequent voltage conversion unit is operating in a PFM (Pulse Frequency Modulation) mode based on a voltage change of a switching element used for a switching operation of the subsequent voltage conversion unit, the power supply control unit reduces an output voltage of the previous voltage conversion unit.
2. The power supply device according to claim 1 .

A power supply device according to any one of claims 1 to 6;
A device that receives a voltage from the power supply device;
An electronic device comprising: