JP3037394B2 - 電源電圧補償回路 - Google Patents

電源電圧補償回路

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JP3037394B2
JP3037394B2 JP2287152A JP28715290A JP3037394B2 JP 3037394 B2 JP3037394 B2 JP 3037394B2 JP 2287152 A JP2287152 A JP 2287152A JP 28715290 A JP28715290 A JP 28715290A JP 3037394 B2 JP3037394 B2 JP 3037394B2
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隆雄 宮永
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 プリンタ等の電源電圧を必要十分な電圧に保持できる
ようにするための電源電圧補償回路に関し、 電源電圧自体の降下した状態が長く継続しても、これ
をほぼ完全に補償することができ、電源の出力電圧を必
要十分な電圧に保持することができる電源電圧補償回路
を提供することを目的とし、 そのために、電源から負荷へ流れる電流を検出する電
源検出手段と、該電流検出手段の検出値に基づき、電源
電圧の補償を行う必要があるか否かを判断する判断手段
と、複数のコンデンサと、前記判断手段で電源電圧の補
償を行う必要がないと判断された時には、前記複数のコ
ンデンサの全てを前記電源に並列に接続して該電源から
の充電動作を行わせ、一方、前記判断手段で電源電圧の
補償を行う必要があると判断された時には、前記複数の
コンデンサのうち少なくとも一つを前記電源に直列に接
続することによる前記負荷への放電動作と、他のコンデ
ンサを前記電源に並列に接続することによる該電源から
の充電動作とを、前記複数のコンデンサと前記電源及び
負荷との間の接続関係を所定時間間隔で切り換えること
により、前記複数のコンデンサに循環的に交替させて行
わせるスイッチング手段と、を備える電源電圧補償回路
を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はプリンタ等の電源電圧を必要十分な電圧に保
持できるようにするための電源電圧補償回路に関する。
〔従来の技術〕
ワープロ、パソコンと云った装置はプリンタを備える
ものが多く、また、近年は持ち運びに便利なハンディタ
イプが普及するようになっている。そして、こうしたハ
ンディタイプの装置の電源には一般に鉛型やニッカド型
のバッテリーが用いられている。
ところで、バッテリーには許容放電容量があり、短時
間に大きな電流、即ち、許容値を大幅に超えて電流を取
り出すと、その端子電圧が降下してしまう。しかしなが
ら、そうした大電流に耐え得るバッテリーは一般に形体
が嵩張って重いため、前述のハンディタイプの装置には
搭載し難い。そのような理由から、前記ハンディタイプ
の装置には通常の使用には十分に耐え得るが、例えば、
大電流を要するプリンタのサーマルヘッドを駆動するに
は少し不十分な程度の許容放電容量のバッテリが用いら
れることが多い。そして、サーマルヘッドを駆動すると
きのように大電流を取り出した際に降下する電圧は電気
二重層コンデンサに予め蓄積させた電荷を補給して必要
な電圧を維持するようにされていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、電気二重層コンデンサによる通常の電
源電圧補償手法は短時間の電圧降下に対しては効果的に
その電圧を補償し得るものの、やや長い時間電圧が降下
した状態が続くと、それに伴い前記電気二重層コンデン
サの放電状態も継続し、遂に前記電気二重層コンデンサ
の蓄積電荷は空っぽになってしまう。そうなると、最早
電源電圧の低下を食い止めることはできず、プリンタの
印字濃度が薄くなってしまったり、時には装置が動作し
なくなってしまうと云った問題があった。
本発明は、電源電圧自体の降下した状態が長く継続し
ても、これをほぼ完全に補償することができ、電源の出
力電圧を必要十分な電圧に保持することができる電源電
圧補償回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の電源電圧補償回路は、電流検出手段と、判断
手段と、複数(ここでは二つの場合を考える)のコンデ
ンサと、スイッチング手段とを備える。
前記電流検出手段は、電源から負荷へ流れる電流を検
出する手段であり、前記判断手段は、この電流検出手段
の検出値に基づき、電源電圧の補償を行う必要があるか
否かを判断する手段である。
前記スイッチング手段は以下の機能を有する。即ち、
前記判断手段で電源電圧の補償を行う必要がないと判断
された時には、前記二つのコンデンサの両方を電源に並
列に接続して電源からの充電動作を行わせる。一方、前
記判断手段で電源電圧の補償を行う必要があると判断さ
れた時には、前記二つのコンデンサの一方を電源に直列
に接続することによる負荷への放電動作と、他方のコン
デンサを電源に並列に接続することによる電源からの充
電動作とを、前記二つのコンデンサと前記電源及び負荷
との間の接続関係を所定時間間隔で切り換えることによ
り、前記二つのコンデンサに循環的に交替させて行わせ
る。
〔作用〕
電源電圧の補償動作を行う前には、二つのコンデンサ
には電荷が満杯に蓄積されている。負荷へ大電流が取り
出されて、電源電圧の補償動作に入ると、一方のコンデ
ンサの端子電圧が電源電圧に加算され、電源電圧自体の
電圧降下を行う。一定時間が経過すると、前記一方のコ
ンデンサと他方のコンデンサはその役割を交替し、前記
電源電圧自体の電圧降下を前記他方のコンデンサが補う
ようになる。その間、前記一方のコンデンサは前記電源
によって充電され、負荷への放電によって失った電荷の
量が十分に回復して行く。再度、一定時間が経過する
と、元の状態に戻り、前記電源電圧自体の電圧降下を前
記一方のコンデンサが補うようになる。その間、前記他
方のコンデンサは前記電源によって充電され、負荷への
放電によって失った電荷の量が回復して行く。こうした
作用を交互に繰り返すので電源電圧自体の降下した状態
が長く継続しても、これをほぼ完全に補償し、電源の出
力電圧を必要十分な電圧に保持する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
述する。
第1図は本発明の実施例を示す回路構成図である。同
図において、スイッチング手段1はスイッチSW1、スイ
ッチSW2、スイッチSW3、スイッチSW4、スイッチSW5、ス
イッチSW6、トランジスタTr1及びトランジスタTr2を有
している。ニッケルカドミウム電池E(以下、単に電源
Eという)のプラス端子は前記スイッチSW3、前記スイ
ッチSW4、前記スイッチSW5及び前記スイッチSW6の一端
に接続してあり、マイナス端子は接地電位となる共通電
路に接続してある(以下、単に接地するという)。
前記スイッチSW3の他端はコンデンサC1(電気二重層
コンデンサ)の一端とスイッチSW1の一端に接続してあ
り、前記スイッチSW4の他端はコンデンサC2(電気二重
層コンデンサ)の一端とスイッチSW2の一端に接続して
ある。また、前記スイッチSW5の他端は前記コンデンサC
1の他端と前記トランジスタTr1のコレクタに接続してあ
り、前記スイッチSW6の他端は前記コンデンサC2の他端
と前記トランジスタTr2のコレクタに接続してある。そ
して、前記トランジスタTr1と前記トランジスタTr2のエ
ミッタは共に接地してある。前記トランジスタTr1のベ
ースは端子Aから制御信号を入力するようにしてあり、
前記トランジスタTr2のベースは端子Bから他の制御信
号を入力するようにしてある。
一方、前記スイッチSW1の他端と前記スイッチSW2の他
端は共に負荷2の一端に接続してあり、この負荷2の他
端は接地してある。
而して、負荷2へ流れる電流が少なく電源電圧の補償
動作を行わせる必要のない通常時には前記スイッチSW
1、前記スイッチSW2、前記スイッチSW3、前記スイッチS
W4、前記トランジスタTr1及び前記トランジスタTr2をオ
ンにし、前記スイッチSW5及び前記スイッチSW6をオフに
しておく。すると、前記コンデンサC1と前記コンデンサ
C2はいずれも前記電源Eにより充電される。次に、サー
マルヘッド等の重負荷がかかって、負荷電流が大きくな
り、電源電圧の補償動作を行わせる必要が生じたときに
は例えば第2図のタイムチャートに示すタイミングで前
記スイッチ手段1を制御する。即ち、第2図のタイムチ
ャートTM1の期間αには前記スイッチSW1、前記スイッチ
SW4、前記スイッチSW5及び前記トランジスタTr2をオン
にし、前記スイッチSW2、前記スイッチSW3、前記スイッ
チSW6及び前記トランジスタTr1をオフにする。その結
果、前記コンデンサC1の端子電圧が電源電圧に加算さ
れ、電源電圧自体の電圧降下を補う。同時に、コンデン
サC2が充電される。また、第2図のタイムチャートTM1
の期間βには前記スイッチSW2、前記スイッチSW3、前記
スイッチSW6及び前記トランジスタTr1をオンにし、前記
スイッチSW1、前記スイッチSW4、前記スイッチSW5及び
前記トランジスタTr2をオフにする。従って、この期間
には前記コンデンサC1は充電される。それと同時に第2
図のタイムチャートTM2の期間γに示すように前記コン
デンサC2の端子電圧が電源電圧に加算され、電源電圧自
体の電圧降下を補う。第2図のタイムチャートTM2の期
間δは前記タイムチャートTM1の期間αと同じ状態とな
り、前記コンデンサC1の端子電圧が電源電圧に加算さ
れ、電源電圧自体の電圧降下を補い、それと同時に前記
コンデンサC2が充電される。
このように前記コンデンサC1と前記コンデンサC2は交
互に電源電圧自体の電圧降下を補ったり、前記電源から
充電されたりする作用を繰り返すので電源電圧自体の降
下した状態が長く継続しても、これをほぼ完全に補償
し、電源の出力電圧を必要十分な電圧に保持することが
できる。
前記実施例では二つのコンデンサを交互に充放電させ
る例を説明したが、三つのコンデンサ或いは四つのコン
デンサを用い循環的に充放電させるようにすることもで
きる。また、電源電圧自体の電圧降下を補う役を担うコ
ンデンサを一個に限る必要もなく、複数単位の数組のコ
ンデンサを充放電させるようにしてもよい。
第1図に示したスイッチングSW1乃至SW6は図示を省略
しているが、制御ゲート(ベース)付のスイッチング素
子であり、例えば、トランジスタやFETで構成すること
ができる。
第3図は前述の作用を果たさせるためのタイミング制
御回路の概略回路構成図である。同図において、オアゲ
ート3-1乃至オアゲート3-4、オアゲート3-7及びオアゲ
ート3-8の一方の入力端子はアンドゲート4-1の出力を入
力しており、オアゲート3-5及びオアゲート3-6の一方の
入力端子はアンドゲート4-2の出力を入力している。ま
た、前記オアゲート3-1乃至オアゲート3-8の他方の入力
端子はアンドゲート5-1乃至アンドゲート5-8の出力をそ
れぞれ入力している。前記オアゲート3-1の出力は前記
スイッチSW1の制御ゲートへ、前記オアゲート3-2の出力
は前記スイッチSW2の制御ゲートへ、前記オアゲート3-3
の出力は前記スイッチSW3の制御ゲートへ、前記オアゲ
ート3-4の出力は前記スイッチSW4の制御ゲートへ、前記
オアゲート3-5の出力は前記スイッチSW5の制御ゲート
へ、前記オアゲート3-6の出力は前記スイッチSW6の制御
ゲートへ、前記オアゲート3-7の出力は前記トランジス
タTr1のベース(端子A)へ、前記オアゲート3-8の出力
は前記トランジスタTr2のベース(端子B)へそれぞれ
入力される。
前記アンドゲート4-1の一方の入力端子はコンパレー
タ6の出力をインバータ7を介して入力しており、前記
アンドゲート4-2の一方の入力端子は前記コンパレータ
6の出力を入力している。そして、前記アンドゲート4
-1と前記アンドゲート4-2の他方の入力端子は前記コン
パレータ6の出力をインバータ8を介して入力してい
る。
一方、前記アンドゲート5-1乃至アンドゲート5-8の一
方の入力端子は前記コンパレータ6の出力を入力してい
る。また、前記アンドゲート5-1、前記アンドゲート
5-4、前記アンドゲート5-5、及び前記アンドゲート5-8
の他方の入力端子はフリップフロップ回路9のQ出力を
入力しており、前記アンドゲート5-2、前記アンドゲー
ト5-3、前記アンドゲート5-6、及び前記アンドゲート5
-7の他方の入力端子は前記フリップフロップ回路9のQ
バー出力を入力している。そして、このフリップフロッ
プ回路9のクロック信号入力端子は矩形波発振器10の発
振出力を入力している。前記コンパレータ6のマイナス
入力端子には基準電圧VREFを印加してあり、プラス入力
端子は例えばホール素子等を有する電流センサ11の出力
を入力している。
而して、負荷2へ流れる電流が少なく電源電圧の補償
動作を行わせる必要のない通常時には前記電流センサ11
の出力電圧が前記基準電圧VREFよりも低いため前記コン
パレータ6の出力は“L"レベルとなっている。そのた
め、前記アンドゲート5-1乃至アンドゲート5-8はイナク
ティブであり、前記アンドゲート4-1と前記アンドゲー
ト4-2がアクティブになる。その結果、前記スイッチSW1
乃至前記スイッチSW4、前記トランジスタTr1及び前記ト
ランジスタTr2がオンとなり、他はオフで前記コンデン
サC1と前記コンデンサC2は共に充電される。
負荷に大電流が流れると、これを前記電流センサが検
出し、前記電流センサ11の出力電圧が前記基準電圧VREF
よりも高くなり、前記コンバレータ6の出力が“H"レベ
ルとなる。それ故、前記アンドゲート5-1乃至アンドゲ
ート5-8はアクティブとなり、前記アンドゲート4-1と前
記アンドゲート4-2はイナクティブとなる。その結果、
前記フリップフロップ回路9の出力Qが“H"レベルの期
間には、前記スイッチSW1、前記スイッチSW4、前記スイ
ッチSW5及び前記トランジスタTr2がオンとなり、他はオ
フとなる。従って、前記コンデンサC1の端子電圧が電流
電圧に加算され、電源電圧自体の電圧降下を補う。その
間、前記コンデンサC2は充電される。次に、前記フリッ
プフロップ回路9の出力Qが“L"レベルの期間には、前
記スイッチSW2、前記スイッチSW3、前記スイッチSW6及
び前記トランジスタTr1がオンとなり、前記スイッチSW
1、前記スイッチSW4、前記スイッチSW5及び前記トラン
ジスタTr2はオフとなる。従って、前記コンデンサC2
端子電圧が電源電圧に加算され、電源電圧自体の電圧降
下を補う。その間、前記コンデンサC1は充電される。
以上のように第1図で説明した制御は第3図に示すタ
イミング制御回路により確かに実現できる。なお、第3
図のタイミング制御回路は一例であって、同様の機能を
果たさせるロジック回路をナンドゲートで構成すること
もでき、並列入出力ポートを備えるマイクロプロセッサ
を用いて制御することもできる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、複数の
コンデンサの充放電を循環的に交替して行くよう制御す
ることができるため、コンデンサの蓄積電荷が空になら
ないうちに蓄積電荷が満杯のコンデンサに置き代えて電
源電圧の低下を補償することができる。そのため、電源
電圧自体の降下した状態が長く継続しても、これをほぼ
完全に補償することができ、電源の出力電圧を必要十分
な電圧に保持することができる電源電圧補償回路を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路構成図、 第2図はコンデンサの充放電のタイミングを説明するタ
イムチャート、 第3図はタイミング制御回路の概略回路構成図である。 1……スイッチング手段、C1……コンデンサ、C2……コ
ンデンサ、E……電源.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 1/00 H02J 7/00 - 7/02 H02J 9/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源から負荷へ流れる電流を検出する電流
    検出手段と、 該電流検出手段の検出値に基づき、電源電圧の補償を行
    う必要があるか否かを判断する判断手段と、 複数のコンデンサと、 前記判断手段で電源電圧の補償を行う必要がないと判断
    された時には、前記複数のコンデンサの全てを前記電源
    に並列に接続して該電源からの充電動作を行わせ、一
    方、前記判断手段で電源電圧の補償を行う必要があると
    判断された時には、前記複数のコンデンサのうち少なく
    とも一つを前記電源に直列に接続することによる前記負
    荷への放電動作と、他のコンデンサを前記電源に並列に
    接続することによる該電源からの充電動作とを、前記複
    数のコンデンサと前記電源及び負荷との間の接続関係を
    所定時間間隔で切り換えることにより、前記複数のコン
    デンサに循環的に交替させて行わせるスイッチング手段
    と、 を備える電源電圧補償回路。
  2. 【請求項2】電源から負荷へ流れる電流を検出する電流
    検出手段と、 該電流検出手段の検出値に基づき、電源電圧の補償を行
    う必要があるか否かを判断する判断手段と、 二つのコンデンサと、 前記判断手段で電源電圧の補償を行う必要がないと判断
    された時には、前記二つのコンデンサの両方を前記電源
    に並列に接続して該電源からの充電動作を行わせ、一
    方、前記判断手段で電源電圧の補償を行う必要があると
    判断された時には、前記二つのコンデンサの一方を前記
    電源に直列に接続することによる前記負荷への放電動作
    と、他方のコンデンサを前記電源に並列に接続すること
    による該電源からの充電動作とを、前記二つのコンデン
    サと前記電源及び負荷との間の接続関係を所定時間間隔
    で切り換えることにより、前記二つのコンデンサに交互
    に交替させて行わせるスイッチング手段と、 を備える電源電圧補償回路。
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