JP2546241B2

JP2546241B2 - 直流電源装置

Info

Publication number: JP2546241B2
Application number: JP61232068A
Authority: JP
Inventors: 公一郎米山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPS6389028A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、直流電源装置に関するものであり、特に、
交流を整流して得られる直流出力側に並列接続されたバ
ッテリを有する直流電源装置に関する。

さらに具体的にいえば、本発明は、出力電流値が予定
値を超えないときに、前記の並列接続バッテリを充分に
充電しておき、予定値以上の大電流が要求されるときに
は、このバッテリから放電させるようにオン・オフ制御
することにより、比較的小容量の電源装置で、短時間の
過大負荷電流をまかなうことができるようにした直流電
源装置に関するものである。

（従来の技術）電子複写機に於ては、近年、DCサーボ機構の採用など
によってピーク直流負荷が増大し、直流電源装置の大容
量化が必要とされるようになってきた。

しかしながら、これらのピーク直流負荷に見合う容量
をもった直流電源装置を装備することは、装置全体の大
型化、重量化を招くばかりでなく、コスト高の原因にも
なる。

このため、大電源を要求されるのはDCサーボモータの
スタート、ストップ時などの限られた時間帯であること
に着目し、これらの一時的または過渡的な大電流は、直
流出力側の接続されたバッテリで補なうようにすること
により、直流電源装置そのものは小型かつ、小容量にす
る試みが従来からなされている。

第３図は、前記のような従来の直流電源装置の一例を
示す回路図である。

電源スイッチ10が投入されると、整流器12が交流電14
によって付勢され、コンデンサ16は図示の極性に充電さ
れる。コンバータトランス20の１次巻線は、ドライブ用
スイッチング素子22と直列に前記コンデンサ16の両端子
に接続される。

ドライブ用スイッチング素子22が、後述するようにオ
ン・オフ制御されると、前１次巻線にパルス状の電流が
流れるので、その２次巻線にはパルス状の電圧が発生
し、これが整流器30,32,およびチョークコイル34によっ
て整流、平滑化され、コンデンサ36が充電される。

コンバータトランス20の１次巻線に並列接続されたコ
ンデンサ24および抵抗26はスナバ回路を構成する。

直流出力端子40,42にはDCサーボモータなどの直流負
荷が接続される。直流出力電圧は分圧抵抗44,46で検出
され、差動増幅器48の反転入力端子に供給される。

一方、直流負荷電流はCT（電流変成器）50によって検
出され、整流器52および抵抗54で電圧信号に変換されて
差動増幅器48の非反転入力端子に供給される。

差動増幅器48は、前記両入力の差に比例した直流出力
信号を比較器56の反転入力端子に入力する。比較器56の
非反転入力端子には、鋸歯状波発生回路58からの鋸歯状
波信号が入力される。

バッテリ60は、リレー接点18Aならびに並列接続の抵
抗64、ダイオード62と直列に、直流出力端子40,42の間
に接続される。コンデンサ16の端子電圧が予定値にまで
上昇されると入力モニターリレー18が励起され、その接
点18Aが閉成される。

それ故に、直流出力端子40の電圧がバッテリ60の充電
電圧より高いときは、抵抗64を介してバッテリ60が充電
され、一方直流出力端子40の電圧がバッテリ60の充電電
圧より低いときは、ダイオード62を介して、バッテリ60
から負荷に直流電流が供給される。

予め設定された出力直流電圧（差動増幅器48の反転入
力）、およびコンバータトランス20の２次側電流（差動
増幅器48の非反転入力）に比較して、検出された２次側
電流が過大になると、差動増幅器48の出力が上昇して比
較器56の出力パルス期間が短く（デューティ比が小さ
く）なる。

これによって、ドライブ用スイッチング素子22の導通
期間が短くなり、コンバータトランス20に投入されるエ
ネルギが減少するので２次側電流も減少する。

反対に、２次側電流が過小になると、差動増幅器48の
出力が低下して比較器56の出力パルス期間が長く（デュ
ーティ比が大きく）なる。これによって、ドライブ用ス
イッチング素子22の導通期間が長くなり、コンバータト
ランス20に投入されるエネルギが増大するので、２次側
電流値も増大する。

このようにして、前記２次側電流値は一定に保たれ
る。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

すなわち、従来の装置では、バッテリが出力直流端子
に単純にフロート接続されているので、直流電源装置の
正常動作中においても充分なバッテリの充電が行なわれ
ず（満充電状態にすることができず）、このために、DC
サーボモータのスタート時などのように、大電流を必要
とする場合にバッテリから充分な電流を供給することが
できず、サーボモータの高速応答ができなかったり、バ
ッテリ寿命が短くなったりするなどの欠点があった。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題点を解決するために、本発明は、必要な時
以外はバッテリの放電を止め、放電停止中は、直流出力
電圧よりも僅かに高い電圧で前記バッテリを充電するこ
とにより、バッテリを常に満充電状態に保持し、バッテ
リの寿命劣化及び能力（放電電流）の維持向上をはかろ
うとするものであり、その具体的手段として、直流出力
電圧よりも高い電圧を有するバッテリ充電用電源を準備
すると共に、コンバータトランスの２次側電流を検出
し、２次側電流が予定値以下のときは、前記充電用電源
によってバッテリを満充電状態にする一方、２次側電流
が予定値以上のときは、バッテリを負荷に接続して放電
させるように構成した点に特徴がある。

（実施例）以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。図に
おいて、第３図と同一の符号は、同一または同等部分を
あらわしている。

バッテリ60はスイッチング素子57を介して直流出力端
子40に接続される。この例では、スイッチング素子57は
トランジスタであり、そのベースには第２の電流変成器
51の出力を整流した直流電圧が印加される。

負荷電流が予定値より小さいときは、整流器53の出力
電圧がゼナーダイオード55のゼナー電圧を超えることは
なく、したがってスイッチング素子57のベース電流は供
給されないので、スイッチング素子57はオフ状態を維持
する。

このとき、充電回路35はダイオード31を介してコンバ
ータトランス20の２次巻線出力電圧を供給され、バッテ
リ60を充電する。バッテリ60は直流出力端子40の出力電
圧より高目の電圧で充電されるので、定常状態において
はバッテリ60は満充電状態になる。

サーボモータの起動などのために負荷直流が予定値よ
り大きくなると、スイッチング素子57が導通し、バッテ
リ60からスイッチング素子57および直流出力端子40を介
して負荷に直流が供給される。

これと同時に電流変成器50の出力も増大するので、前
に第３図に関して述べたようにして、ドライブ用スイッ
チング素子22の導通期間が短くなり、コンバータトラン
ス20に投入されるエネルギは減少する。

このようにして、コンバータトランス20の２次側電流
値の変化は抑えられ、２次側電流値は設定値に保持され
る。

なお、直流出力端子40,42が短絡状態になったとき
は、差動増幅器48の出力が急上昇するので、比較器56の
出力は実質上０となり、ドライブ用スイッチング素子22
は開放状態になる。

以上のように、コンバータトランス20の２次側電流値
に基づくスイッチング素子57のオン・オフ制御により、
２次側電流値が小さい間は、バッテリ60が直流出力端子
40から切離されて、その端子電圧より高目に満充電され
る。

また、反対に２次側電流値が大きくなると、バッテリ
60が直流出力端子40に接続されて放電することにより、
所要の大負荷電流を供給する一方、２次側電流値の増加
が抑制されるので、コンバータトランス20およびドライ
ブ用スイッチング素子22に流れる電流のピーク値が制御
されて平均化される。これによって前記部分での電力損
失が低減される。

第２図は第１図の実施例に用いるのに好適な電流変成
器の結線図である。鉄心47には、１次側巻線49および２
次側巻線50S,51Sが巻回されている。鉄心を共用するこ
とにより、電流変換器を小型コンパクトにすることがで
きる。

もちろん、電流変成器50および51は別個のものを２個
用いてもよいし、あるいはこれらを共用して１個とし、
その出力を２分してもよい。

また、スイッチング素子57としては、SCRなどを用い
てもよい。この場合は、バッテリ60からの放電電流がSC
Rの保持電流以下に減少したときにSCRがオフ状態とな
り、バッテリ60は充電状態に復旧する。

さらに、第１図の実施例では、コンバータトランス20
の２次側巻線の出力から直接、平滑チョークコイル34を
介さずにバッテリ60の充電回路に給電しているが、その
代りに直流出力端子40から給電し、これを幾分昇圧して
充電に用いていもよく、あるいは独立の電源から充電す
るようにしてもよい。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つ
ぎのような効果が達成される。

（１）定常または低負荷時にバッテリを直流出力電圧
より高目の満充電状態にすることができるので、バッテ
リの寿命損失を低減できるばかりでなく、サーボモータ
のスタート時などの大電流が必要な場合にも、バッテリ
から放電させることにより、必要十分な負荷電力を供給
することができる。

（２）前記（１）により、電源容量を小さく抑え、小
型軽量化、およびコスト低減を達成することができる。

（３）コンバータトランスおよびドライブ用スイッチ
ング素子に流れる電流のピーク値が抑制され、平均化さ
れるので、この部分での電力損失を低減することでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。第２図は第１図の実施例に用いるのに好適な電流変成器
の結線図である。第３図は従来の直流電源装置の一例を示す回路図であ
る。 12……整流器、20……コンバータトランス、22……ドラ
イブ用スイッチング素子、35……充電回路、48……差動
増幅器、56……比較器、57……スイッチング素子、58…
…鋸歯状波発生回路、60……バッテリ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１次巻線および２次巻線を有するコンバー
タトランスと、ドライブ用スイッチング素子を介して１
次巻線に接続された直流電源と、２次巻線に接続された
整流手段と、前記整流手段の出力直流に、スイッチング
素子を介して並列に接続されたバッテリと、前記整流手
段に流れる電流を検出する手段と、前記電流の検出値が
予定値以上の時、スイッチング素子を導通させてからバ
ッテリからの放電電流を出力直流電流に重畳する手段
と、前記スイッチング素子が非導通のとき、バッテリに
充電する手段と、前記整流手段に流れる電流の大きさに
応じて、前記電流が大きいほど、ドライブ用スイッチン
グ素子が導通状態となるデューティ比を小とするように
制御する手段とを具備したことを特徴とする直流電源装
置。
【請求項２】整流手段に流れる電流を検出する手段は１
つの１次巻線と２つの２次巻線を有する電流変成器であ
り、前記２次巻線の一方の出力に応答してスイッチング
素子の導通が制御され、他方の出力に応答してドライブ
用スイッチング素子の導通が制御されることを特徴とす
る前記特許請求の範囲第１項記載の直流電源装置。