JP2715946B2 - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電源回路に関し、特に複
数の出力電圧中の一つの出力電圧について帰還制御を行
なって安定化するとともに、他の出力電圧を二次側のレ
ギュレータによって安定化した電源回路に関するもので
ある。
【0002】プリンタ装置等を駆動する電源回路におい
ては、二つの出力巻線を有するトランスを用いた定電圧
スイッチングレギュレータによって、論理回路用の+5
V電源と、機械部分を動作させるドライバ用電源等の2
種類の出力電圧を発生させ、このうち一方の出力電圧を
スイッチングレギュレータに帰還して、その出力電圧を
安定化させるとともに、他方の出力電圧を三端子レギュ
レータ等の、二次側に接続されたレギュレータを介して
安定化する方式が用いられている。
【0003】このような電源回路においては、動作中の
効率を改善することができるとともに、待機中等の軽負
荷状態においても、効率が良好なものであることが要求
されている。
【0004】
【従来の技術】図3は、従来の電源回路の構成例を示し
たものである。この電源回路においては、交流電源1を
電源フィルタ2を経て整流器3に入力して得られた整流
電圧を、平滑コンデンサ4に加えて平滑化して、スイッ
チング用トランス5の一次巻線Pとスイッチングトラン
ジスタ6に加える。スイッチングトランジスタ6は、制
御回路7から与えられる発振信号によって、ベースのオ
ン,オフを制御されることによって、トランス5の一次
電流をスイッチングし、これによってトランス5の二次
巻線S1,S2に発生した電圧を、整流器8,11で整
流し、コンデンサ9,12で平滑化することによって、
それぞれ出力電圧を発生する。コンデンサ9に得られた
出力電圧は、そのまま、ドライバ用出力電圧10とな
る。
【0005】この際、エラーアンプ16によって、ドラ
イバ用出力電圧10と基準電圧との誤差を検出し、これ
を増幅して制御回路7に帰還して、スイッチングトラン
ジスタ6のオン,オフのパルス幅制御を行なうことによ
って、ドライバ用出力電圧10が安定化される。
【0006】一方、コンデンサ12に得られた準安定出
力を、三端子レギュレータ13を経て安定化することに
よって、コンデンサ14の両端に、+5V出力電圧15
を発生する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図3に示された電源回
路においては、一次側にスイッチングトランジスタ6を
接続されたトランス5の、一方の二次巻線の整流電圧
を、スイッチングトランジスタ6のベース側に設けられ
た制御回路7に帰還することによって、安定化された第
1の出力電圧(ドライバ用出力電圧)を得るとともに、
準安定出力である、他方の二次巻線の整流電圧から三端
子レギュレータ13を介して、安定化された第2の出力
電圧を得るようにしている。
【0008】図4は、従来の電源回路における、出力電
流−電圧特性を示したものである。図4に示すように、
第1の出力電圧(ドライバ用出力電圧)10は、安定化
されている。一方、準安定出力である三端子レギュレー
タ13の入力電圧Vi は、第1の出力電圧に対するスイ
ッチングレギュレータの安定化動作の結果、第1の出力
電流の増加とともに上昇するが、第1の出力電流の過電
流状態では、制御回路7の過電流保護動作によって低下
するので、図4に示すような山なりの形状の電圧特性と
なる。
【0009】三端子レギュレータ13は、その出力電圧
を確保するためには、負荷電圧が最小の場合でも、入力
電圧Vi がある限界電圧値VL を下回らないようにしな
ければならないが、そのため、三端子レギュレータ13
の入力電圧Vi を必要以上に高くするように、トランス
5の巻数比を設計しなければならない。これによって、
電源回路全体の効率が低下するとともに、負荷が大きく
なった場合に、三端子レギュレータ13の損失が大きく
なるという問題がある。
【0010】一方、図3に示された電源回路は、第1の
出力電流(ドライバ用出力電流17)が定格状態、すな
わち、プリンタ装置の機械的部分等が駆動されている状
態で、効率よく動作するように設計されている。しかし
ながら、第1の出力電流がほぼ0となる待機中等の軽負
荷状態においては、効率が著しく低下するという問題が
ある。
【0011】これに対して、特開昭60−107905
号公報においては、電力増幅器の制御電源に補助電源を
用いて、補助電源の瞬断または断時には、高圧電源部の
バックアップコンデンサの充電電圧を短時間、制御電圧
として供給することが開示されている。しかしながら、
本発明は、短時間の救済を目的とするものでなく、この
ような手段によっては、上述の問題を解決することはで
きない。
【0012】
【発明の目的】本発明は、このような従来技術の課題を
解決しようとするものであって、電源回路における、動
作中の効率を改善することができるとともに、待機中の
効率も、大幅に向上させることが可能な、電源回路を提
供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】(1) 入力交流電源を整
流,平滑してスイッチングトランジスタ6を経てトラン
ス5の一次側に供給し、制御回路7の発振信号に応じて
スイッチングトランジスタ6を制御することによって、
トランス5の電流をスイッチングして、トランス5の第
1の二次巻線の発生電圧を整流,平滑して得られた第1
の出力電圧を制御回路7に帰還することによって安定化
する定電圧スイッチングレギュレータにおける、トラン
ス5の第2の二次巻線の発生電圧を整流,平滑して得ら
れた準安定出力電圧を三端子レギュレータ13に加える
ことによって安定化された第2の出力電圧を発生する電
源回路において、入力交流電源を整流,平滑して三端子
レギュレータ13の入力側に並列に、かつ常に供給する
補助電源30を設ける。
【0014】(2) (1) の場合に、外部からの制御に基づ
いて制御回路7からの発振信号の供給を停止する機能を
設ける。
【0015】本発明は、このような構成をとることによ
って、前述した目的を達成しようとするものである。
【0016】
【作用】本発明の電源回路におけるメイン電源20で
は、トランス5の第1の二次巻線の発生電圧を整流,平
滑した電圧を、スイッチングトランジスタ6に対する制
御回路7に帰還して安定化するとともに、第2の二次巻
線の出力電圧を整流,平滑して、二次側のレギュレータ
13を介して安定化する。
【0017】このような電源回路では、第1の出力電圧
に対する安定化動作の結果、第2の二次巻線の整流,平
滑出力電圧が、第1の出力電流の増加とともに上昇し
て、山なりの特性を呈するようになるが、この山なりの
特性の裾の部分でも、二次側のレギュレータ13の動作
が維持されるようにするために、第2の二次巻線の整
流,平滑出力電圧を高くしなければならず、そのため、
電源回路の効率が低下するとともに、二次側のレギュレ
ータ13の消費電力が増加する。
【0018】これに対して本発明の電源回路では、補助
電源30を設けて、入力交流電源を整流,平滑して二次
側のレギュレータ13の入力側に並列に接続することに
よって、前述の山なりの特性の裾の部分に対応する電圧
常に供給するようにしたので、第2の二次巻線の出力
電圧を低くすることができる。従って、電源回路の効率
が向上するとともに、二次側のレギュレータ13の消費
電力を減少させることができる。
【0019】本発明は、特に電源回路を搭載する装置の
負荷条件が、待機中には第1の出力電流(ドライバ用出
力電流17)がほぼ0になるようなスイッチングレギュ
レータの場合に、電源回路の効率改善のために有効であ
る。
【0020】本発明の電源回路における補助電源は、電
源回路を搭載する装置が、待機中の状態の+5V負荷を
とる場合に、電源回路の効率が最も良くなるように設計
されているとき、電源回路の効率改善のために特に有効
である。
【0021】さらに、本発明の電源回路においては、外
部からの制御に基づいて、制御回路7からの発振出力信
号の供給を停止する機能を設けることによって、第1の
出力電流の無負荷時に、スイッチングレギュレータの動
作を停止させることができ、待機中の効率をさらに向上
させることができる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図1は、本発明の一実施例の回路構成を
示したものである。図中において、メイン電源20は、
入力交流電源1を整流,平滑したのち、スイッチングト
ランジスタ6によってスイッチングすることによって、
トランス5の二次側に得られた出力電圧の一方を、三端
子レギュレータ13に入力して、+5V出力電圧15を
得るとともに、他方の出力電圧によってドライバ用出力
電圧10を得るものである。この際、ドライバ用出力電
圧10をエラーアンプ16を介して、スイッチングトラ
ンジスタ6のベース側に設けられた制御回路7に帰還し
て、スイッチングのパルス幅を制御することによって、
ドライバ用出力電圧10を安定化するようになってい
る。メイン電源20は、図3に示された従来の電源回路
と同様の構成を有し、同じものを同じ番号によって示さ
れている。
【0023】図1において、30は補助電源であって、
交流電源1を鉄心入りトランス31を介して整流器32
に加えて得られた出力電圧を、三端子レギュレータ13
の入力電圧として供給するように構成されている。従っ
て、三端子レギュレータ13は、メイン電源20から供
給される電源と、補助電源30から供給される電源と
を、並列に接続した電圧で動作するように構成されてい
る。
【0024】なお、補助電源30は、電源回路を搭載す
るプリンタ等の装置が待機中となった状態であって、主
として+5V出力電圧のみを供給する状態の場合に、最
も効率よく動作するように構成されていることを前提と
している。本実施例においては、補助電源30に対して
は、鉄心入りトランス31と整流器32とを用いた回路
を使用しているが、これに限るものでなく、待機中負荷
状態の場合に、効率よく動作することができる回路であ
れば、他の回路形式のものでもよく、例えばスイッチン
グコンバータ等であってもよい。
【0025】また、40は発振制御回路であって、外部
から発振停止信号41を与えられたとき、補助制御回路
42が動作して、制御回路7の発振動作を停止させるこ
とによって、スイッチングトランジスタ6のスイッチン
グを停止させるようになっている。
【0026】図2は、本発明の電源回路の出力電流−電
圧特性を示したものであって、図2(a)はメイン電源
のみの場合、図2(b)は補助電源のみの場合、図2
(c)はメイン電源と補助電源とを並列接続した場合
の、ドライバ用出力電流17に対する各電圧の特性をそ
れぞれ示している。
【0027】メイン電源20のみの場合は、ドライバ用
出力電圧10と三端子レギュレータ入力電圧Vi の出力
電流17に対する特性は、図2(a)に示すようにな
る。この場合、三端子レギュレータ13は、+5Vを出
力するためには、最低限、5Vに、三端子レギュレータ
13の飽和電圧を加えた限界電圧値VL を下回らないよ
うにしなければならない。しかしながら、三端子レギュ
レータ入力電圧Vi の出力電流に対する特性は、図示の
ように、山なりのカーブとなるので、その裾の部分が限
界電圧値VL を下回らないようにすると、カーブの頂点
部分においては、入力電圧と出力電圧の差が大きくな
る。
【0028】一方、補助電源30のみの場合は、ドライ
バ用出力電圧10と三端子レギュレータ入力電圧V
i の、出力電流17に対する特性は、図2(b)に示す
ような、平坦に近い特性となる。
【0029】従って、メイン電源20と補助電源30と
を並列接続した場合の、ドライバ用出力電圧10と三端
子レギュレータ入力電圧Vi の、出力電流17に対する
特性は、図2(c)に示すようになる。この場合は、メ
イン電源20による電圧は、特性図2(a)のように、
山なりの特性の裾の部分が、限界電圧値VL を下回って
も、補助電源30から図2(b)のような特性の電圧が
与えられるので、総合的には図2(c)の特性のように
なり、限界電圧VL を下回ることはなくなる。また、こ
れによってメイン電源20による電圧は、従来の電源回
路の場合よりも低く抑えることができるので、山なり特
性の頂点部に相当する動作状態、すなわち、プリンタ装
置等が動作状態にある場合の損失を軽減することがで
き、高効率化を図ることが可能となる。
【0030】これに加えて、図1に示すように、発振制
御回路40を設けて、ドライバ用出力電流17が0のと
きには、制御回路7において発振を停止させて、トラン
ジスタ6のスイッチングを停止するように、プリンタ装
置側から制御することによって、メイン電源20のトラ
ンス一次側におけるスイッチング部や、トランス二次側
における各整流器等に基づく損失を0にした状態で、高
効率の補助電源30によって、+5Vのみを供給するこ
とができるので、待機中における効率を大幅に向上させ
ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電源回路
によれば、動作中の効率を改善することができるととも
に、待機中の効率も、大幅に向上させることができるよ
うになる。
【0032】一般に、パソコンやプリンタ等の装置は、
実際に動作している時間よりも、電源スイッチを投入し
たまま、待機中の状態で放置されている時間の方が、圧
倒的に長いことが多い。このような場合、本発明の電源
回路を使用すれば、消費電流の大幅な削減が期待できる
という、従来の電源回路では得られなかった、優れた効
果を有する電源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図である。
【図2】本発明の電源回路の出力電流−電圧特性を示し
たものであって、図2(a)はメイン電源のみの場合、
図2(b)は補助電源のみの場合、図2(c)はメイン
電源と補助電源とを並列接続した場合である。
【図3】従来の電源回路の構成例を示す図である。
【図4】従来の電源回路における、出力電流−電圧特性
を示す図である。
【符号の説明】
5 トランス 6 スイッチングトランジスタ 7 制御回路 13 三端子レギュレータ 30 補助電源

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力交流電源を整流,平滑してスイッチ
    ングトランジスタを経てトランスの一次側に供給し、制
    御回路の発振信号に応じて該スイッチングトランジスタ
    を制御することによって、該トランスの電流をスイッチ
    ングして、該トランスの第1の二次巻線の発生電圧を整
    流,平滑して得られた第1の出力電圧を前記制御回路に
    帰還することによって安定化する定電圧スイッチングレ
    ギュレータにおける、該トランスの第2の二次巻線の発
    生電圧を整流,平滑して得られた準安定出力電圧を三端
    子レギュレータに加えることによって安定化された第2
    の出力電圧を発生する電源回路において、 入力交流電源を整流,平滑して前記三端子レギュレータ
    の入力側に並列に、かつ常に供給する補助電源を設けた
    ことを特徴とする電源回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電源回路において、外
    部からの制御に基づいて前記制御回路からの発振信号の
    供給を停止する機能を設けたことを特徴とする電源回
    路。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の電源回路において、前
    記第1の出力電圧に基づく出力電流が零となった場合
    に、前記制御回路からの発振信号の供給を停止する機能
    を設けたことを特徴とする電源回路。
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