JP4225451B2 - Overcurrent protection method, power supply device and image forming apparatus - Google Patents

Overcurrent protection method, power supply device and image forming apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスの1次側に介挿したスイッチング回路をPWMパルスに応答してスイッチングして、トランスの2次側に所望電圧を発生するスイッチング電源装置の過電流保護制御,これを実施する電源装置、および、これを内蔵する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば、商用交流を入力し、整流平滑後の直流電圧を高周波数(例えば100KHz前後)でスイッチングして、トランスの1次巻線に印加して、トランスの2次巻線に誘起した電圧を整流して直流電圧を出力するスイッチング電源が、多くの電気機器に用いられている。この電源の出力電圧は、これを検出してスイッチングの比率すなわちPWMパルスのデューティを制御することで、定電圧に安定化する。この制御を行う方法として、従来はアナログ回路によるスイッチングON/OFF制御が行われていた。また、一般にスイッチング電源では、制御の最適化のため、入力電圧や負荷電流の変動に応じて、電源回路の動作モードを変更する場合がある。従来のアナログ方式では、動作モード切替えを行わせるにはハードウェアとしての制御回路を複数用意しなければならず、回路構成が著しく複雑になるという特徴があった。最近はこれをデジタル制御により、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いて行うことにより、解決している。
【0003】
特開2000−14144号公報に開示の、DSPによるPWM制御の電源装置では、トランス2次側の出力回路を流れる電流値を検出し、検出値が所定値を越えると、スイッチングを強制的に停止させるラッチ回路と、DSPが発生するPWMパルスをスイッチングドライバに与える信号ラインに介挿したアンドゲートと、スイッチングがオフ状態に移行すると前記ラッチ回路をリセットするリセット回路とを備え、過電流検出信号でラッチ回路をセットして、そのセット時出力で、アンドゲートを閉じ、その後のPWMパルスのスイッチオンレベルへの変化に同期してリセット回路が前記ラッチ回路をリセットする。この、トランス2次側の過電流に応答してトランス1次側のスイッチングをオフにする過電流保護は、PWMパルスの1周期内のスイッチングオン期間に行われるパルスバイパルスの過電流保護である。出力回路には、もう一組の電流検出回路と電圧検出回路があり、それらの検出信号が、PWMパルスの周期よりも長い制御周期でデジタル変換してDSPに読み込まれ、PWMパルスのデューティの決定に参照される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パルスバイパルス過電流保護のために出力回路に流れる電流値を検出する回路は、トランスの2次側に備えられている。過電流保護の遅れなく検出することはできても、トランスの2次側に備えられているために、電流検出信号にレベルシフトが発生し、1次側のスイッチング素子に流れる電流値を正確に検出できないという問題があった。これにより、パルスバイパルスの過電流保護の信頼性が損なわれる。
【0005】
また、トランスの1次側のスイッチングドライバおよび2次側に備わる過電流検出回路とDSPとの間を、アンドゲート,セット回路およびリセット回路で接続するので、回路接続が複雑である。
【0006】
本発明は、デジタル制御方式でも、1次側で過電流を検出し、トランスの1次側と2次側で発生するレベルシフトによる影響を受けず、電源装置の過電流保護の信頼性を高めることを第1の目的とし、過電流検出回路とDSPなどのデジタル制御回路との間の接続を簡単にし、デジタル制御のため高速に制御が可能となるため、スイッチング電源の切換えパルス(周波数100KHz)ごとに電源の停止,再開の制御が可能なパルスバイパルスの制御を行うことを第2の目的とする。過電流保護の信頼性が高い、出力系統が複数のスイッチング電源装置を提供することを第3の目的とし、その電源回路とDSPとの間の接続を簡略にすることを第4の目的とし、これらに加えて出力系統毎に、過電流保護をすることを第5の目的とする。また画像形成装置の電源装置を過電流保護の信頼性が高いものとすることを第6の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)トランス(TR11),該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路(DRIVE11,FET11),該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路(D11,D12)、および、前記PWMパルスを発生するデジタル処理のパルス発生器(65)とそれにPWMパルスを規定するデータを与えるCPU(61)を含むデジタル信号処理装置(48)、を備える電源装置(41)の、
前記1次側回路のオン電流を電流検出抵抗(R11)に通して該抵抗に定電圧 (Vc) を、該電流検出抵抗とは別の抵抗 (R12) およびダイオード (D13) を介して該定電圧から前記電流検出抵抗へ通電可につないで、前記別の抵抗 (12) とダイオード (D13) の間の電圧に比例する電圧を、発光素子(LD11)と光電変換素子(PT41)を含むフォトカプラ(49)の該発光素子に通電する発光ドライバ(Tr11)に印加して、光電変換素子(PT41)の受光信号を過電流信号(PDPINT=L)として、前記デジタル信号処理装置(48)に与え、該デジタル信号処理装置(48)の前記パルス発生器(65)が該過電流信号(PDPINT=L)に応答してそのスイッチングオン出力を止める、過電流保護方法(図4〜図13)
【0008】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【0009】
作用及び効果
これによれば、トランス(TR11)の1次側回路のオン電流を検出して、それが過電流の時にはパルス発生器(65)がそのスイッチングオン出力を止める。1次側の電流検出信号は、レベルシフトなく得ることができるので、信頼性が高い過電流保護を容易に実現できる。1次側回路とデジタル信号処理装置(48)とがフォトカプラ(49)で、電流通電に関して絶縁分離されているので、両者間の電位の干渉はなく、信頼性が高い過電流保護を容易に実現できる。過電流信号に応答してパルス発生器(65)がスイッチングオン出力を止めるので、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続は簡略になる。
【0010】
1次側回路のオン電流が低い間はそれが流れる抵抗(R11)の電圧が低く、発光ドライバ(Tr11)の制御信号入力端の電圧が、ダイオード(D13)を順方向に伝播し該方向に電流が流出しこれにより抵抗(R11)の電圧と同程度に低く、発光ドライバ(Tr11)は発光素子(LD11)に通電しない。
【0011】
1次側回路のオン電流が過大になるとそれが流れる抵抗(R11)の電圧が上昇するが、これはダイオード(D13)に逆方向に加わるので、1次側回路のオン電流は発光ドライバ(Tr11)の制御信号入力端に流入しない。すなわち、ダイオード(D13)が、発光ドライバ(Tr11)の制御信号入力端に過大電流あるいは過電圧が加わるのを阻止する。しかし、ダイオード(D13)のカソード側に抵抗(R11)の高い電圧が加わるので、定電圧(Vc)の印加による発光ドライバ(Tr11)の制御信号入力端から抵抗(R11)への電流の流出が止まり、該制御信号入力端の電圧が上昇しこれに応答して発光ドライバ(Tr11)が発光素子(LD11)に通電し、発光素子(LD11)が発光する。
【0012】
発光ドライバ(Tr11)周りの比較的に簡易な電気回路によって、発光ドライバ(Tr11)の制御信号入力端に、1次側回路のオン電流が過大か否をあらわす2値的な電圧変化が現れ、しかも、発光ドライバ(Tr11)に過電圧が加わることはない。
【0013】
【発明の実施の形態】
(2)前記過電流信号 (PDPINT=L) は前記デジタル信号処理装置 (48) に対する割込み信号であり、前記パルス発生器 (65) が該割込み信号に応答してそのスイッチングオン出力を止め、その後前記CPUが前記パルス発生器によるパルス出力を再開し、前記デジタル信号処理装置がパルスバイパルスにて前記1次側回路のスイッチング給電の保護制御を行う、上記(1)に記載の過電流保護方法。
【0014】
これによれば、トランス(TR11)の1次側回路のオン電流を検出して、それが過電流の時にはパルス発生器(65)がそのスイッチングオン出力を止める。1次側の電流検出信号は、レベルシフトなく得ることができるので、信頼性が高いパルスバイパルスの過電流保護を容易に実現できる。1次側回路とデジタル信号処理装置(48)とがフォトカプラ(49)で、電流通電に関して絶縁分離されているので、両者間の電位の干渉はなく、信頼性が高いパルスバイパルスの過電流保護を容易に実現できる。過電流信号に応答してパルス発生器(65)がスイッチングオン出力を止めるので、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続は簡略になる。
【0015】
(3)トランス(TR11),該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路(DRIVE11,FET11),該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路(D11,D12)、および、前記PWMパルスを発生するデジタル処理のパルス発生器(65)とそれにPWMパルスを規定するデータを与えるCPU(61)を含むデジタル信号処理装置(48)、を備える電源装置(41)の、
前記1次側回路のオン電流を電流検出抵抗(R11)に通して該抵抗に定電圧 (Vc) を、該電流検出抵抗とは別の抵抗 (R12) およびダイオード (D13) を介して該定電圧から前記電流検出抵抗へ通電可につないで、前記別の抵抗 (R12) とダイオード (D13) の間の電圧に比例する電圧を、前記デジタル信号処理装置(48)に与え、該デジタル信号処理装置において該電圧をデジタルデータに変換し、該デジタルデータが設定値以上のとき過電流信号(PDPINT=L)を発生し、前記パルス発生器が該過電流信号に応答してそのスイッチングオン出力を止める(図15の72-75)、過電流保護方法(図14〜図18)
【0016】
これによれば、1次側オン電流検出手段(R11)がトランス(TR11)の1次側の電流を電圧に変換し、デジタル信号処理装置(48)のA/D変換手段(72)が該電圧をデジタルデータに変換し、比較手段(73)が、該デジタルデータが表す値が設定値以上になると過電流信号(PDPINT=L /PDPINT1=L)を発生し、パルス発生器(65)がそれに応答してスイッチングオン出力を止める。1次側の電流検出信号である、前記電圧は、レベルシフトなく得ることができるので、信頼性が高いパルスバイパルスの過電流保護を容易に実現できる。過電流信号に応答してパルス発生器(65)がスイッチングオン出力を止めるので、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続は簡略になる。A/D変換手段(72)および比較手段(73)が、デジタル信号処理装置(48)にあるので、1次側回路が簡略になり、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続が簡略になる。
【0017】
1次側回路のオン電流が低い間はそれが流れる抵抗(R11)の電圧が低く、抵抗分圧回路(R12-R14)の分圧端の電圧が、ダイオード(D13)を順方向に伝播し該方向に電流が流出しこれにより抵抗(R11)の電圧と同程度に低い。1次側回路のオン電流が過大になるとそれが流れる抵抗(R11)の電圧が上昇するが、これはダイオード(D13)に逆方向に加わるので、1次側回路のオン電流は抵抗分圧回路(R12-R14)の分圧端に流入しない。すなわち、ダイオード(D13)が、抵抗分圧回路(R12-R14)の分圧端に過大電流あるいは過電圧が加わるのを阻止する。しかし、ダイオード (D13)のカソード側に抵抗(R11)の高い電圧が加わるので、定電圧(Vc)の印加による抵抗分圧回路(R12-R14)の分圧端から抵抗(R11)への電流の流出が止まり、該分圧端の電圧が上昇する。
【0018】
比較的に簡易な電気回路によって、抵抗分圧回路(R12-R14)に、1次側回路のオン電流のレベルに対応する電圧が現れ、しかも、抵抗分圧回路(R12-R14)に過電圧が加わることはない。
【0019】
(4)前記CPU(61)が前記過電流信号(PDPINT=L)に応答して、前記パルス発生器(65)がスイッチングオン出力を止めた後に、該パルス発生器(65)にPWMパルス発生を再開させる、上記()の過電流保護方法。
【0020】
これによりPWMパルスのスイッチングオン期間に過電流検出に応答して通電を停止し、そして次の周期のPWMパルス出力を行うパルスバイパルスの通電および過負荷保護が実現できる。すなわち、通電の安定性と過負荷保護機能が高いパルスバイパルスの通電保護制御が実現できる。
【0021】
(5)前記パルス発生器(65)は、前記過電流信号(PDPINT=L)に応答してPWMパルス出力ポートをハイインピーダンスとしてこれを保持し;前記CPU(61)が前記過電流信号(PDPINT=L)に応答して割込み処理を開始してこの割込み処理により、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、パルス発生器のハイインピーダンスの保持を解除し前記レジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する;上記(1)乃至(4)のいずれかの過電流保護方法。
【0022】
PWMパルスは例えば100KHzの高周波であり、デジタル信号処理装置(48)のパルス発生器(65)は、例えばDSPのイベントマネジャであって過電流信号(PDPINT=L)が発生してから、CPU(61)の動作周波数の3〜4クロックサイクルの遅延後に、PWMパルス出力ポートをハイインピーダンス(PWMパルス出力遮断)としてこれを保持する。この処理は非常に早い。したがって1次回路が実質上遅れなくスイッチングオフになる。
【0023】
しかしCPU(61)は、過電流信号(PDPINT=L)に応答して、割り込み処理に進み、そこでパルス発生器(65)のレジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する。過電流信号(PDPINT=L)が発生してから、上述のソフト割込みのプログラムによってパルス発生器(65)にPWMパルス出力のためのデータを設定し終わるまでに数μsecの時間が経過する。
【0024】
これにより、100KHzのPWMパルスの1周期の半分を超える程度の、PWMパルス(のスイッチオンレベル)の出力の遅れを生じ、この期間が、PWMパルスの1周期内のオフ期間に重なり、パルスバイパルスの過電流保護によって1パルスのオン出力が遮断されても、PWMパルスの一周期の間の、オン出力を遮断した本来のオン期間に続くオフ期間が経過する前後に、上記PWMパルス出力のためのデータ設定によって新たな一周期のパルス通電が始まる。すなわち前の一周期に略連続するかたちで、次の1周期からPWMパルスの出力が再開される。
【0025】
したがって、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間に、PWMパルス遮断のためのゲートや、遮断を保持するラッチおよびそれを解除するリセット回路を介挿する必要はなく、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続が簡略になる。
【0026】
(6)トランス(TR11)
該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路(DRIVE11,FET11)
該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路(D11,D12)
前記1次側回路のオン電流を検出する電流検出抵抗(R11)
定電圧ライン (Vc) と前記電流検出抵抗との間を接続する、前記電流検出抵抗とは別の抵抗 (R12) とダイオード (D13) との直列回路であって、前記定電圧ラインから前記別の抵抗および前記ダイオードをこの順に通して前記定電圧ラインの定電圧を前記電流検出抵抗へ向けて通電可に印加する直列回路 (R12,D13)
発光素子 (LD11) と光電変換素子 (PT41) を含み、該発光素子の発光による該光電変換素子の光電変換信号を過電流信号 (PDPINT=L/PDPINT1=L) として発生するフォトカプラ (49)
前記別の抵抗 (R12) とダイオード (D13) の間の電圧が上昇すると前記発光素子 (LD11) に通電して発光させる発光ドライバ (Tr11) ;および、
前記PWMパルスを発生し前記過電流信号に応答してPWMパルス出力を止めるパルス発生器(65)および該パルス発生器にPWMパルス出力のためのデータを与えるCPU、を含むデジタル信号処理装置(48)
を備える電源装置(図4〜図13)
【0027】
これによれば、1次側オン電流検出手段(R11)がトランス(TR11)の1次側の電流を電圧に変換し、該電圧が設定値以上になると過電流信号(PDPINT=L /PDPINT1=L)が発生し、パルス発生器(65)がそれに応答してスイッチングオン出力を止める。1次側の電流検出信号である前記電圧は、レベルシフトなく得ることができるので、信頼性が高いパルスバイパルスの過電流保護を容易に実現できる。過電流信号に応答してパルス発生器(65)がスイッチングオン出力を止めるので、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続は簡略になる。
【0028】
1次側回路とデジタル信号処理装置(48)とがフォトカプラ(49,50)で、電流通電に関して絶縁分離されているので、両者間の電位の干渉はなく、信頼性が高いパルスバイパルスの過電流保護を容易に実現できる。デジタル信号処理装置(48)の、過電流信号(PDPINT=L/PDPINT1=L,PDPINT2=L)ラインとの接続が簡略になる。
【0029】
(7)前記電源装置は、前記トランス (TR11/TR21) ,1次側回路 (DRIVE11,FET11/DRIVE21,FET21) ,2次側回路 (D11,D12/D21,D22) ,電流検出抵抗 (R11/R21) ,直列回路 (R12,D13/R22,D23) ,発光素子 (LD11/LD21) および発光ドライバ (Tr11/Tr21) をそれぞれが備える第1および第2回路 (46,47) を備え;前記フォトカプラ (49,50) の光電変換素子 (PT41) は、第1および第2回路の発光素子 (D11/D21) のいずれからも受光し;前記デジタル信号処理装置(48)の、前記パルス発生器(65)は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し、前記光電変換素子 (PT41) からの過電流信(PDPINT=L)に応答して第1および第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器(65)与える;上記(6)に記載の電源装置(図4〜図11)
【0030】
これによれば、一組のデジタル信号処理装置(48)で第1回路(46)および第2回路(47)を制御して、それらから同時に別個の負荷に給電することができる。各回路(46,47)に関して、上記(6)に記述した作用,効果が実現できる。
【0031】
(8)前記電源装置は、前記トランス (TR11/TR21) ,1次側回路 (DRIVE11,FET11/DRIVE21,FET21) ,2次側回路 (D11,D12/D21,D22) ,電流検出抵抗 (R11/R21) ,直列回路 (R12,D13/R22,D23) ,フォトカプラ (49/50) および発光ドライバ (Tr11/Tr12) をそれぞれが備える第1および第2回路 (46,47) を備え;前記デジタル信号処理装置(48)の、前記パルス発生器(65)は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し第1回路からの第1の過電流信号(PDPINT1=L)に応答して第1のPWMパルス出力を止め、第2回路からの第2の過電流信号(PDPINT2=L)に応答して第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;上記(6)に記載の電源装置(図4,図12,図13)
【0032】
これによれば、一組のデジタル信号処理装置(48)で第1回路(46)および第2回路(47)を制御して、それらから同時に別個の負荷に給電することができる。各回路(46,47)に関して、上記(6)に記述した作用,効果が、個別に実現できる。上記(7)では、第1回路(46)および第2回路(47)の一方が1次側過負荷になると、両回路ともに1次側通電を遮断してしまうが、この実施態様(8)では、一方が1次側過負荷になるとその1次側通電を遮断するが、他方の通電は継続する。第1回路(46)と第2回路(47)の独立性が高い。
【0033】
(9)トランス(TR11)
該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路(DRIVE11,FET11)
該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路(D11,D12)
前記1次側回路のオン電流を検出する電流検出抵抗(R11)
定電圧ライン (Vc) と前記電流検出抵抗との間を接続する、前記電流検出抵抗とは別の抵抗 (R12) とダイオード (D13) との直列回路であって、前記定電圧ラインから前記別の抵抗および前記ダイオードをこの順に通して前記定電圧ラインの定電圧を前記電流検出抵抗へ向けて通電可に印加する直列回路 (R12,D13) ;および、
前記別の抵抗 (R12) とダイオード (D13) の間の電圧に比例する電圧をデジタルデータに変換するA/D変換手段 (72) ,該デジタルデータが表す値が設定値以上になると過電流信号(PDPINT1)を発生する比較手段(73),前記PWMパルスを発生し前記過電流信号に応答してPWMパルス出力を止めるパルス発生器(65)、および、該パルス発生器にPWMパルス出力のためのデータを与えるCPU、を含むデジタル信号処理装置(48)
を備える電源装置(図14〜図18)
【0034】
これによれば、1次側オン電流検出手段(R11)がトランス(TR11)の1次側の電流を電圧に変換し、比較手段が該電圧が設定値以上になると過電流信号(PDPINT=L /PDPINT1=L)を発生し、パルス発生器(65)がそれに応答してスイッチングオン出力を止める。A/D変換手段(72,74)および比較手段(73,75)が、デジタル信号処理装置(48)にあるので、1次側回路が簡略になり、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続が更に簡略になる。
【0035】
(10)前記電源装置は、前記トランス (TR11/TR21) ,1次側回路 (DRIVE11,FET11/DRIVE21,FET21) ,2次側回路 (D11,D12/D21,D22) ,電流検出抵抗 (R11/R21) ,直列回路 (R12,D13/R22,D23) および比較手段 (73/75) をそれぞれが備える第1および第2回路 (46,47) を備え;前記デジタル信号処理装置(48)の、前記パルス発生器(65)は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し第1および第2回路からの過電流信号のいずれにも応答して第1および第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;上記(9)に記載の電源装置(図17)
【0036】
これによれば、一組のデジタル信号処理装置(48)で第1回路(46)および第2回路(47)を制御して、それらから同時に別個の負荷に給電することができる。各回路(46,47)に関して、上記(9)に記述した作用,効果が実現できる。
【0037】
(11)前記電源装置は、前記トランス (TR11/TR21) ,1次側回路 (DRIVE11,FET11/DRIVE21,FET21) ,2次側回路 (D11,D12/D21,D22) ,電流検出抵抗 (R11/R21) ,直列回路 (R12,D13/R22,D23) および比較手段 (73/75) をそれぞれが備える第1および第2回路 (46,47) を備え;前記デジタル信号処理装置(48)の、前記パルス発生器(65,71)は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し、第1回路からの第1の過電流信号に応答して第1のPWMパルス出力を止め、第2回路からの第2の過電流信号に応答して第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;上記(9)に記載の電源装置(図14〜図16,図18)
【0038】
これによれば、一組のデジタル信号処理装置(48)で第1回路(46)および第2回路(47)を制御して、それらから同時に別個の負荷に給電することができる。各回路(46,47)に関して、上記(9)に記述した作用,効果が、個別に実現できる。上記(10)では、第1回路(46)および第2回路(47)の一方が1次側過負荷になると、両回路ともに1次側通電を遮断してしまうが、この実施態様(11)では、一方が1次側過負荷になるとその1次側通電を遮断するが、他方の通電は継続する。第1回路(46)と第2回路(47)の独立性が高い。
【0039】
(12)前記パルス発生器 (65,71) は、第1回路 (46) からの第1の過電流信号 (PDPINT1) に応答して第1のPWMパルス出力 (PWM11) を止め、第2回路 (47) からの第2の過電流信号 (PDPINT2) に応答して第1および第2のPWMパルス出力 (PWM11,PWM21) を止める;上記(8)又は(11)に記載の電源装置(図13,図16)
【0040】
(13)第1回路(46)は、電力消費が大きい高負荷に給電するための高い直流電圧(24V)を出力する高パワー電源回路であり、第2回路(47)は、電力消費が小さい制御回路および素子に給電するための低い直流電圧(5V,5VE)を出力する低パワー電源回路である、上記(7),(8),(10),(11)又は(12)の電源装置。
【0041】
これによれば、電力消費が大きい高負荷および電力消費が小さい制御回路および素子を含む機器又は電気回路に、すべての所要電力を同時に給電できる。
【0042】
(14)前記第2回路(47)は、省エネ待機時には負荷がオフされる電圧出力端(5V)と、省エネ待機時にも負荷が継続してオンである省エネ待機給電端(5VE)を有する、上記(13)の電源装置。
【0043】
電力消費が大きい高負荷および電力消費が小さい制御回路および素子を含み省エネルギ待機機能がある機器又は電気回路に、すべての所要電力を給電できる。
【0044】
(15)前記CPU(61)が前記過電流信号(PDPINT/PDPINT1,PDPINT2)に応答して、前記パルス発生器(65/65,71)がスイッチングオン出力を止めた後に、該パルス発生器にPWMパルス発生を再開させる;上記(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12),(13)又は(14)の電源装置。
【0045】
これによりPWMパルスのスイッチングオン期間に過電流検出に応答して通電を停止し、そして次の周期のPWMパルス出力を行うパルスバイパルスの通電および過負荷保護が実現する。すなわち、通電の安定性と過負荷保護機能が高いパルスバイパルスの通電保護制御が実現する。
【0046】
(16)前記パルス発生器(65/65,71)は、前記過電流信号(PDPINT=L/PDPINT1=L, PDPINT2=L)に応答してPWMパルス出力ポートをハイインピーダンスとしてこれを保持し;前記CPU(61)が前記過電流信号に応答して割込み処理を開始してこの割込み処理により、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、パルス発生器のハイインピーダンスの保持を解除し前記レジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する;上記(15)の電源装置。
【0047】
PWMパルスは例えば100KHzの高周波であり、デジタル信号処理装置(48)のパルス発生器(65/65,71)は、例えばDSPのイベントマネジャであって過電流信号が発生してから、CPU(61)の動作周波数の3〜4クロックサイクルの遅延後に、PWMパルス出力ポートをハイインピーダンスとしてこれを保持する出力禁止フラグ(1ビットデータ)を設定し(H=1とし)、PWMパルスの周期およびパルスデューティを定めるデータを格納するレジスタをクリアする。この処理は非常に早い。したがって1次回路が実質上遅れなくスイッチングオフになる。
【0048】
しかしCPU(61)は、過電流信号に応答して、割り込み処理に進み、そこでパルス発生器の出力禁止フラグを解除(0にクリア)し、そしてパルス発生器のレジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する。過電流信号が発生してから、上述のソフト割込みのプログラムの実行を開始するまでに数μsecの時間遅れがあり、更に、該割込み処理でパルス発生器にPWMパルス出力を再開させるのに数μsecの時間が経過する。
【0049】
これにより、100KHzのPWMパルスの1周期の半分を超える程度の、PWMパルス(のスイッチオンレベル)の出力の遅れを生じ、この期間が、PWMパルスの1周期内のオフ期間に重なり、パルスバイパルスの過電流保護によって1パルスのオン出力が遮断されても、前の一周期に略連続するかたちで、次の1周期からPWMパルスの出力が再開される。
【0050】
したがって、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間に、PWMパルス遮断のためのゲートや、遮断を保持するラッチおよびそれを解除するリセット回路を介挿する必要はなく、電源回路とデジタル信号処理装置(48)との間の接続が簡略になる。
【0051】
(17)上記(6)乃至(16)のいずれかに記載の電源装置(41);および、該電源装置から給電され、画像データが表す画像を形成する画像形成手段(42, 43);を含む画像形成装置(PTR)。
【0052】
電源装置(41)が上記(6)乃至(16)に記載した作用,効果を発揮し、これにより、画像形成手段(42,43)の過負荷保護の信頼性と安定性が向上する。
【0053】
(18)上記(14)の電源装置(41);該電源装置から給電され画像データが表す画像を形成する画像形成手段(42,43);ならびに、省エネ待機時には、前記電源装置の第1回路(46)から画像形成手段(42,43)への給電、および、第2回路(47)の電圧出力端(5V)から画像形成手段(42,43)への給電を遮断するスイッチ手段(44);を含む画像形成装置(PTR)。
【0054】
上記(14)の電源装置(41)が省エネ待機給電端(5VE)を有するので、省エネ待機のためにスイッチ手段(44)を開放(遮断)しても、省エネ待機時にも給電が必要な制御回路および素子には、該給電端(5VE)から給電でき、画像形成装置(PTR)の省エネ待機設計が容易である。
【0055】
(19)更に、外部から与えられる印刷情報を画像データに変換して前記画像形成手段(43)に与えるプリンタコントローラ(20)を含む上記(17)又は(18)の画像形成装置。これによれば、パソコン,ファクシミリなどのホストからの印刷情報をプリントアウトできる。
【0056】
(20)更に、原稿画像を読取って画像データを生成して前記画像形成手段(43)に与える原稿スキャナ(SCR)を含む上記(17),(18)又は(19)の画像形成装置。これによれば、原稿画像のコピーができる。
【0057】
21)過電流検出した入力ポート先に応じて出力停止するPWM出力ポート先は、DSP内のデータを書換えることでソフト的に設定できること(図18)を特徴とする上記(23)又は(24)のスイッチング電源装置。
【0058】
これによれば、過電流を検出した入力ポート先に応じて、出力停止するPWM出力ポート先をDSP内のデータをソフト的に書き換えるので、スイッチング電源基板の配線レイアウト上の制約がなく、自由に、過電流信号入力ポート又は電流検出信号を印加するA/D入力ポートと、PWMパルス出力ポートの対応を設定することが可能となる効果がある。
【0059】
また、柔軟な1次側過電流保護制御を実現する効果もある。具体的には、基本電圧出力用のスイッチング素子が過電流を発生した場合、該スイッチング素子のスイッチングON/OFF停止はもちろんのこと、他の出力電圧回路のスイッチング素子のスイッチングON/OFFも同時に停止させる。過電流が該他の出力電圧回路のスイッチング素子で発生した場合は、このスイッチング素子のスイッチングON/OFFのみ停止させるという、柔軟な過電流保護制御が可能となる効果がある。
【0060】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明により明らかになろう。
【0061】
【実施例】
−第1実施例−
図1の(a)に、本発明の一実施例のスイッチング電源装置を組み込んだ画像形成装置の概要を示す。この画像形成装置は、カラープリンタPTRに画像スキャナSCR,自動原稿供給装置ADF,ソータ11及びその他を組付けたものであり、パーソナルコンピュータ(以下PCと表現)等のホストPCaから、IEEE1284−I/Fを通じて、画像情報である印刷データが与えられるとそれをプリントアウト(画像出力)できるシステム構成である。図1の(a)に示す画像形成装置は複合機能があるデジタルカラー複写機であり、それ自身で、原稿のコピ−を生成することもできる。
【0062】
図1の(b)に、図1の(a)に示すデジタルカラー複写機の一部をなすプリンタPTRの機構概要を示す。この実施例のプリンタPTRは、電子写真方式のレーザ走査型のカラープリンタであり、プリンタ機構,給紙装置(バンク),両面給紙装置,及び後処理装置(ソータ)11によって構成されている。プリンタPTRのレーザ走査器3には、Bk(黒),Y(イエロ−),M(マゼンタ),C(シア)の各色の成分に分解された画像データが、各色単位で与えられる。各色単位が1画像形成単位である。
【0063】
単色記録のときには、上記4色の内の一色の画像データがレーザ走査器3に与えられる。感光体1は定速度で回転駆動され、メインチャージャ2にて荷電され帯電位はクエンチングランプQLで適正電位に調整される。そして帯電面に、レーザ走査器3が画像データで変調したレーザを走査投射する。これにより、画像データに対応する静電潜像が感光体1に形成される。この静電潜像が、回転位置決め方式の現像装置4の、画像形成指定色(例えばBk)に対応する色の現像トナーを有する現像器(Bk)にて現像されて顕像すなわちトナー像となる。トナー像は、転写チャージャ5にて転写ベルト6に転写され、そして、転写分離チャージャ8にて、レジストローラ7で送り込まれる転写紙に転写され、トナー像を担持する転写紙は、搬送ベルト9で定着器10に送り込まれる。
【0064】
定着器10は加熱,加圧により転写紙上のトナー像を転写紙に固定する。定着を終えた転写紙は、ソータ11に排出される。トナー像の転写を終えた感光体面はクリーニング装置12でクリーニングされる。転写ベルト6の転写を終えた面はクリーニングブレード13で拭われる。14は、Pセンサと呼ばれる、感光体面上のトナー濃度を検出する反射型の光センサ、15は転写ベルト6の基準位置を示すマークを検出する反射型の光センサ、16は定着ローラの温度を検出する温度センサである。
【0065】
2色以上のカラー重ね記録(最も代表的なものはフルカラー記録)のときには、上述の、感光体1上へのトナー像の形成と転写ベルト6への転写が、各色分繰返えされて転写ベルト6上において各色トナー像が重ねて転写され、所要色分の重ね転写を終えてから、転写紙に転写される。
【0066】
図2に、図1に示す画像形成装置の電気システムの概要を示す。プリンタコントローラ20には、カラープリンタPTR,オペレータに対する表示とオペレータからの機能設定入力制御を行う操作パネルOPB、スキャナSCRおよび自動原稿供給装置ADFならびにパソコンPCaが接続したIEEE1284セントロI/F 30が接続されている。
【0067】
なお、図2においては、図1に示すプリンタPTRの、画像形成プロセスの進行のために給電が必要な要素を一括してエンジン負荷42として示し、画像形成プロセスの制御その他プリンタ内の制御をする装置をエンジンコントローラ43として示した。
【0068】
プリンタコントローラ20は、メインプロセッサであるCPU21,システムバス制御及び画像処理等を行うASIC(Application Specific IC)22,CPU21の制御プログラムが格納されているROM23,電源OFF時にもデータの保持が可能なNVRAM24,ホストPCaからの受信データをIEEE1284セントロI/F 30を介して一時格納及び受信データに基づいて形成された画像イメージデータの格納が可能なDRAM(画像メモリ)25,文字形状をあらわすイメージデータが格納され、画像形成時に文字データをイメージデータに変換するフォントROM26,操作パネルOPBをコントロール/通信する操作パネルI/F27,スキャナI/F28,エンジンコントローラ43との通信及び画像データの送信を行うエンジンI/F29,IEEE1284準拠の通信が可能なIEEE1284−I/F 30、及び、ホストPCaからIEEE1284−I/F 30に与えられているHLH信号の変化を検出して、変化があったときにASI22を介してCPU21に知らせるホストON/OFF検知回路31、を含む。
【0069】
ホストON/OFF検知回路31は、ホストPCaのHLH信号(H:ホスト電源ON/L:ホスト電源OFF)が、L(ホスト電源OFF)からH(ホストが電源ON)に変化(ホスト電源がONに変化)した時、及び、HからLに変化(ホスト電源がOFFに変化)したときに、これをASI22を介してCPU21に知らせる。
【0070】
プリンタコントローラ20は、外部装置であるホストPCaからの画像情報である印刷データ及びプリント指示するコマンドを解析し、印刷データを出力画像データとして印刷できる状態にビットマップ展開し、印刷モードをコマンドから解析し動作を決定している。その印刷データ及びコマンドをIEEE1284−I/F30を通じて受信し動作する。また、これらならびにプリンタコントーラ20を介して、機内で保持又は生成する、印刷データ,原稿読取りデータ,これらを出力用に処理した出力画像データ、および、それらを圧縮した圧縮データ、をホストPCaに転送することができる。
【0071】
原稿スキャナSCRは、原稿の表面に対するランプ照射の反射光をミラー及びレンズにより受光素子に集光する。受光素子(本実施例ではCCD)は、スキャナSCR内のセンサー・ボード・ユニット(以下単にSBUと称す)にあり、CCDに於いて電気信号に変換された画像信号は、SBU上でデジタル信号すなわち読取った画像データに変換された後、プリンタコントーラ20に出力される。スキャナSCRに装着された自動原稿供給装置ADFは、スキャナSCRに対して原稿を給,排する。
【0072】
プリンタコントローラ20には、システムバス制御,画像メモリアクセス制御およびDRAM25からの作像を行う制御等を行う画像処理ASIC22がある。スキャナSCRの読取り画像データは、ASIC22に転送され、ASIC22が、光学系及びディジタル信号への量子化に伴う信号劣化(スキャナ系の信号劣化:スキャナ特性による読取り画像データの歪)を補正し、該画像データをDRAM25に書込む。又は、ASIC22内部のプリンタ出力のための処理系で出力画像データに変換して、エンジンI/F28を介してプリンタPTRに与える。
【0073】
すなわち、ASIC22には、読取り画像データをDRAM25に蓄積して再利用するジョブと、メモリに蓄積しないで、プリンタPTRに作像出力するジョブとがある。DRAM25に蓄積する一例としては、1枚の原稿を複数枚複写する場合、スキャナSCRを1回だけ動作させ、読取り画像データをDRAM25に蓄積し、蓄積データを複数回読み出す使い方がある。DRAM25を使わない例としては、1枚の原稿を1枚だけ複写する場合、読取り画像データをそのままプリンタ出力用に処理すれば良いので、DRAM25への書込みを行う必要はない。
【0074】
まず、DRAM25を使わない場合、ASIC22に於いてCCDによる輝度データを面積階調に変換するための画質処理を行う。画質処理後の面積階調に変化された信号はプリンタPTRに与えられ、プリンタPTR内において、画像メモリを介して書込み制御に与えられる。書込み制御は、ドット配置に関する後処理及びドットを再現するためのパルス制御を、作像ユニット3に対して行い、転写紙上に再生画像を形成する。
【0075】
DRAM25に蓄積する場合は、ASIC22が、DRAM25のアクセス制御,外部ホストPCaのプリント用データの展開(文字コ−ド/キャラクタビット変換),メモリ有効活用のための画像データの圧縮を行う。データ圧縮後DRAM25へ蓄積し、蓄積データを必要に応じて読み出す。読み出しデータは伸張し、本来の画像データに戻し、画質処理を行い、プリンタPTRに出力する。すなわち、転写紙上に顕像(トナー像)を形成する。
【0076】
画像データの流れに於いて、ASIC22のバス制御により、デジタル複写機の複合機能を実現する。各ジョブ、例えばコピー機能およびプリンタ出力機能において、スキャナSCR,ASIC22及びプリンタPTRへの共通バス使用権の割り振りを、ASIC22が制御する。
【0077】
次に、プリンタPTRおよびプリンタコントローラ20の省エネモードについて説明する。プリンタPTR内には、AC商用電源からDC電源を生成するスイッチング電源装置41があり、ここで生成したDC電源を、エンジンコントローラ43,プリンタコントローラ20およびエンジン負荷42へ供給する。
【0078】
ここで、スイッチング電源装置41で生成したDC電源には、エンジンコントローラ43にてON/OFF制御可能な+5Vおよび+24Vと、図示しない元電源スイッチであるメインSWがONであれば、常にON状態となる+5VEが存在し、+5Vおよび+24Vはエンジンコントローラ43、エンジン負荷42に、+5VEはエンジンコントローラ43とプリンタコントローラ20に供給されている。通常動作時すなわち動作モードでは、+5V,+24Vおよび+5VEすべてON状態であるが、省エネモード時には、エンジンコントローラ43より、スイッチ44をOFF(OPEN)とさせ、+5Vおよび+24Vの電源供給をストップさせ、プリンタコントローラ20及びエンジンコントローラ43の一部のみの、+5VEの電源供給としている。
【0079】
スイッチング電源装置41からプリンタコントローラ20に供給される電源+5VEは、プリンタコントローラ20内の電源ON/OFF34に引きこまれている。電源ON/OFF34には、2個の電源ON/OFFリレー(以下では単に電源リレー)と、それらを選択的にON/OFFするリレードライバがあり、電源ON/OFFコントローラ33が、各リレードライバに、ON(スイッチ閉)/OFF(スイッチ開)指示信号を与える。各電源リレーのスイッチ接片は電源装置41から電源+5VEが供給される給電線に接続されているが、各電源リレーのスイッチ接点には、給電線PS1,PS2が接続されている。
【0080】
給電線PS1は、CPU21,ASIC22、プログラムROM23およびホストON/OFF検知回路31、ならびに、操作パネルI/F27のキー操作検知回路に給電する。この給電により、ホストON/OFF検知回路31は、ホストPCaの各HLH信号の論理和が、LからHに変化(ホスト電源がONに変化)したこと、及び、該論理和がHからLに変化(ホスト電源がOFFに変化)したことを、ASI22を介してCPU21に知らせることができる。同様に、操作パネルI/F27はキー操作があったことをCPU21に知らせることができる。ASIC22の、これらの報知信号をCPU21に与える信号ラインおよび電気回路が、給電線PS1から給電される。CPU21及びプログラムROM23も給電線PS1から給電されるので、給電線PS1を+5VEに接続する第1電源リレーがONである限り、CPU21はプログラムROM23のプログラムにしたがって動作する。
【0081】
電源装置41に商用交流を給電する元電源スイッチすなわちメインSWがONになって、電源装置41が電源+5VEを発生すると、電源ON/OFF34内にある図示しない電源オンリセット回路がリセット信号を発生し、電源ON/OFF34が自身をリセット(初期化)し、これにより、第1給電線PS1に接続した第1電源リレーのみをONにする。これによって電源ON/OFFコントローラ33,CPU21,ASIC22,プログラムROM23および操作パネルI/F27(の中の、キー操作検知回路)に電源+5VEが加わり、それぞれが電源オンリセット動作をして、自身を初期化する。
【0082】
図3に、スイッチング電源装置41の回路構成の概要を示す。100V商用交流電圧が交流入力端子IN1,IN2から直流変換回路45に印加される。直流変換回路45には、100V商用交流ラインの高周波ノイズが電源装置41に入るのを遮断し、しかも電源装置41が発生する高周波ノイズが商用交流ラインに漏出するのを防ぐ入力フィルタがある。交流電圧はこの入力フィルタを通して、全波整流ダイオードブリッジDB1と平滑コンデンサC1で構成される整流平滑回路に印加される。
【0083】
また、交流電圧は抵抗R1とリレーRA1からなる起動回路にも加わる。交流電圧が加わると、リレーRA1の、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)で構成されたデジタル制御部48の、電圧入力端子Vccと、バッテリB1に接続したダイオードD32との間の、リレー接点が閉じ、これによりデジタル制御部48が起動して、第1電源回路46のドライバDRIVE11に第1PWMパルスを出力し、第2電源回路47のドライバDRIVE21に第2PWMパルスを出力する。これにより、第1電源回路46および第2電源回路47が動作状態になり、それぞれ、24V程度および5V程度の電圧を発生する。
【0084】
直流変換回路45が変換した直流電圧は、第1電源回路46および第2電源回路47のトランスTR11およびTR21の1次巻線に印加される。スイッチング素子であるFET11およびFET21がオンになると、直流変換回路45から、各1次巻線,各スイッチング素子ならびに各電流値検出回路ISEN11およびISEN21を介して、1次側グランドに電流が流れる。
【0085】
図4に、電流値検出回路ISEN11およびISEN21の構成を示す。第1電源回路46のスイッチング素子FET11は、該回路46が主に動力負荷に給電するためのDC24Vを出力する高負荷出力用であるので、2個のFETを並列接続したものとなっている。FET11に流れる電流が、電流検出用の抵抗R11に流れ、抵抗R11の電圧が、1次電流に比例する。抵抗R11に並列に接続されたコンデンサC12は、高周波ノイズをバイパスする。
【0086】
トランスTR11の図示しない巻線に接続された図示しない定電圧回路が発生する定電圧Vcが、比較回路(D13,R12−R14)の、抵抗R12,R13,R14の直列回路に加わっている。抵抗R12とR13のあいだが、ダイオードD13で抵抗R11に接続され、ダイオードD13のカソードに、抵抗11の電圧すなわち電流検出信号が加わる。抵抗R13とR14の間には、LEDドライバであるトランジスタTr11のベースが接続されている。抵抗R15,絶縁カプラ49の発光ダイオードLD11および抵抗R16の直列回路に定電圧Vcが加わり、発光ダイオードLD11にトランジスタTr11のコレクタが接続されている。
【0087】
比較回路の抵抗R12とR13の間の電位は、抵抗11の電圧すなわち電流検出信号レベルと同程度である。トランスTR11の1次巻線の電流すなわちFET11を流れる1次電流値が小さい時には、トランジスタTr11のベース電位が低いので、トランジスタTr11が実質上オフで、発光ダイオードLD11は実質上発光しない。FET11を流れる1次電流値が過電流になると、比較回路の抵抗R12とR13の間の電位(抵抗11の電圧)が上昇して、トランジスタTr11のベース電位が上昇してトランジスタTr11が導通し、発光ダイオードLD11が発光する。
【0088】
この光は、絶縁カプラ49内の、図5に示すフォトトランジスタPT41を照らし、これによりフォトトランジスタPT41が、オフからオンに転ずる。フォトトランジスタPT41のコレクタは抵抗R41を通して定電圧Vccに接続しており、コレクタに接続した信号線が過電流検出信号線であり、これが、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)で構成されたデジタル制御部(以下ではDSPと表記)48の、割込み入力ポートIint1に接続されているので、第1電源回路46のトランスTR11の1次側電流が設定値を超える過電流になると、過電流検出信号線(DSPの割込み入力ポートIint1)が、高レベルH(Vcc)から低レベルL(2次側グランド電位)に低下する。この低レベルLは、割込み要求レベルである。
【0089】
再度図3を参照する。第2電源回路47は、制御回路や制御素子に定低電圧5Vを与える低出力のものであるので、FET21は1個のFETである。この第2電源回路47には、定電圧出力端(5V)と、省エネルギ待機時にも5Vを給電する省エネ給電端(5VE)がある。
【0090】
第2電源回路47のFET21に直列に、電流検出用の抵抗R21が接続されている。この抵抗R21を含む電流値検出回路ISEN21の回路構成と回路動作は、前述の電流値検出回路ISEN11と同じである。
【0091】
この実施例では、電流値検出回路ISEN21の発光ダイオードLD21が発生する光も、フォトトランジスタPT41を照らすので、第2電源回路47のトランスTR21の1次側電流が設定値を超える過電流になると、過電流検出信号線(DSPの割込み入力ポートIint1)が、高レベルH(Vcc)から、割込み要求レベルである低レベルL(2次側グランド電位)に低下する。
【0092】
再度図3を参照する。第1電源回路46のドライブ回路DRIV11は、DSP48のスイッチングON/OFF信号である第1のPWMパルスを出力するPWM出力ポートPWM11につながっている。DRIV11,トランスTR11およびスイッチング素子FET11によって、1次側スイッチ回路が構成され、直流変換回路45の出力電圧をPWMパルスに応答したスイッチングによりチョッピングして、トランスTR11の1次巻線にパルス通電する。
【0093】
トランスTR11の2次側には、2次巻線に誘起したパルス状電圧を直流に変換して出力する出力回路がある。出力回路は、ダイオードD11,D12、チョークコイルCH11、2次側の過電流を検出する2次側過電流検出回路ISEN12、出力電圧検出回路VSEN11および平滑コンデンサC11により構成される。
【0094】
2次側過電流検出回路ISEN12は、第1電源回路46の出力回路に流れる電流を、その大小に応じた電圧(2次電流検出信号)に変換して出力するよう構成され、ISEN12から出力された電圧(2次電流検出信号)は、DSP48のA/D変換入力ポートIf11に印加する。
【0095】
出力電圧検出回路VSEN11は、第1電源回路46の出力電圧Vout11(24V)の電圧に比例する電圧を、DSP48のA/D変換入力ポートVf11に印加する。
【0096】
また、第2電源回路47のトランスTR21の2次側の出力回路も第1電源回路46のものと同様な構成であるが、更に、DSP48に給電するための電源を設けている。これはトランスTR21の3次巻線に接続したダイオードD31とコンデンサC31および定電圧回路CV31ならびに逆流防止のダイオードD33で構成している。DSP48の電源端子VccとGND間には、バッテリーB1とダイオードD32、更に、起動用回路のリレーRA1により閉駆動されるリレー接片で開閉される接点、の直列回路が接続している。
【0097】
図5に、DSP48の構成を示す。この例では、イベントマネジャをPWMパルス発生器65に用いている。これには、複数のPWMパルス出力ポートがあり、CPU61が、各出力ポート宛ての、PWMパルスおよびパルスデューティを規定するデータを、PWMパルス発生器65内のパルス生成制御用のレジスタにロードする。このロードがあるとPWMパルス発生器65は、レジスタのデータで規定されるPWMパルスを発生して、PWMパルス出力ポートから出力する。この実施例では、2つのPWMパルス出力ポートPWM11およびPWM21から、スイッチングドライバDRIVE11およびDRIVE21に、各PWMパルスを出力する。各PWMパルスの周期およびデューティを規定するデータは、CPU61がパルス発生器65に設定する。
【0098】
DSP48内のA/D変換器68には、第1電源回路46の出力電流(If11),出力電圧(Vf11)および回路温度(TEM)をあらわすフィードバック信号と、第2電源回路47の出力電流(If21)および出力電圧(Vf21)を表すフィードバック信号が、印加される。A/D変換器68は、インターフェイス67を介したCPU61の制御(指示)のもとに、指定された入力チャンネルに加わっているフィードバック信号をデジタルデータに変換して、自身の出力レジスタにラッチし、変換完了信号を発生する。
【0099】
CPU61はこの変換完了信号に応答して、フィードバックデジタルデータ(A/D変換データ)を読み込んで、電源回路の出力電圧を設定電圧(24V,5V)とするためのPWMパルスデューティの演算と、それを規定するデータの、パルス発生器65への書込み、もしくは、電源回路の出力電流の異常検出又は第1電源回路46の過熱異常検出を行う。
【0100】
CPU61の、上述の動作或いは処理を行うプログラムは、EEPROM62に書きこまれている。RAM63は、データの一時的な保持或いは保存に用いられる。
【0101】
再度図3を参照する。商用交流電圧がオンになると、すなわちIN1,IN2から入力すると、ダイオードブリッジDB1で整流された直流電圧により、抵抗R1を介して起動回路のリレーRA1に電流が流れ、バッテリB1の電圧をDSP48の電源電圧入力端Vccに印加するための接点RA1がオンする。これにより、DSP48に動作電圧が供給され、DSP48が起動し、CPU61が、EEPROM62のプログラムにしたがって、図6の(a)に示す制御動作を行う。
【0102】
すなわち、図6の(a)を参照するとCPU61は、それに動作電圧が加わると、その内外のレジスタおよび入出力ポートを待機状態とし(初期化:ステツプ1)、そしてパルス発生器65に与えるPWMパルス(の周期およびデューティ)を規定するデータを格納する出力レジスタであるPWMレジスタに、初期値(PWMパルス周期,24V出力のためのデューティを規定する第1基準値、および、5V出力のためのデューティを規定する第2基準値)を書込む(ステツプ2)。これらのデータは、EEPROM62の、CPU動作プログラム上に書き込まれている。なお、以下においてカッコ内にステップ番号又は記号を記入する時には、ステップという語を省略して、ステップ番号又は記号のみを記入する。
【0103】
次にCPU61は、パルス発生器65の割込みレジスタをリセットして、パルス発生器65のPWMパルス生成制御用のレジスタに、PWMレジスタのデータを書き込む(3)。パルス発生器65はこの書込みがあつたデータに基づいたPWMパルスの生成(出力)を開始する。なお、パルス発生器65の割込み信号ラインPDPINTのレベルがLになるとパルス発生器65がそのPWMパルス出力ポートをハイインピーダンス(出力回路遮断)にしこれによりFET(11/21)がオフになり、パルス発生器65がその内部の出力禁止フラグを、禁止を表す1とし、この1がある間はハイインピーダンスを継続するが、パルス発生器65の割込みレジスタをリセットするとは、この出力禁止フラグの1をクリアして、禁止解除を表す0にする事を意味する。
【0104】
次にCPU61は、200μsec時限のプログラムタイマをスタートして(4)、そのタイムオーバに応答するタイマ割込みを許可する(5)。CPU61は更に、パルス発生器65の割込み信号ラインPDPINTのレベルHからLへの変化に応答する外部割込みを許可する(6)。そして、CPU61への動作電圧がなくなるまで、すなわち、商用交流の給電が止まるまで、割込みの発生を待つ無限ループに入る(7)。
【0105】
次に図6の(b)を参照する。その後、200μsecタイマがタイムオーバするとCPU61は、図6の(b)に示すタイマ割り込み(TII)に進んで、200μsecタイマを再スタートし(21)、A/D変換器68の、入力電圧チャンネルを、No.0に設定してA/D変換器68にA/D変換を指示し(22)、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する(23)。A/D変換器68は、入力ポートNo.0のアナログ信号すなわち第2電源回路47の出力電圧をあらわすフィードバック信号(Vf21)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進む。
【0106】
図7に示す割込み(AD1)でCPU61は、いま終えたA/D変換の入力ポート(チャンネル)に対応して(31−34)、それがNo.0であったときには「5V出力制御」(35)を、No.1であったときには「24V出力制御」(36)を、No.2であったときには「5V2次側過電流保護」(37)を、No.3であったときには「24V2次側過電流保護」(38)を、No.4であったときには「過熱保護制御」(38)を、実行する。
【0107】
図8に、「5V出力制御」(35)の内容を示す。これに進むとCPU61は、レジスタVf21にA/D変換器68が変換したデータ(第2電源回路47の出力電圧データ)を読み込んで(41)、それが設定値Rf5V以上(過電圧)であるかをチェックする(42)。設定値Rf5V未満であると、今回読みこんだ出力電圧データの、5Vに対する誤差量を算出して誤差量をPWMパルスデューティに変換し、このパルスデューティを規定するデータを算出して(43)、それをCPU61の内部又はRAM63に定めたPWMレジスタに更新書込みして、PWMレジスタのデータをパルス発生器65のPWMパルス生成制御用のレジスタに書き込む(44)。これにより、パルス発生器65がパルス出力ポートPWM21に出力するPWMパルスが、前記出力電圧の誤差量を0にするためのデューティに変わる。これが、第2電源回路47の出力電圧のフィードバック制御である。
【0108】
第2電源回路47の出力電圧が設定値Rf5V以上(過電圧)であったときには、CPU61は、PWMレジスタにPWMデューティ0%のデータを書込む(47)。これにより、パルス発生器65のパルス出力がすべてとまり、FET11およびFET21がオフになる。次いでCPU61は、それ自身に許可している割込みをすべて禁止する(48)。これにより、CPU61が動作停止状態(無限ループ)となり、交流電圧が1度遮断されてもう一度投入されるまで、DSP48が動作を停止し、第1電源回路46および第2電源回路47共に、動作を停止し出力がなくなる。
【0109】
上述の過電圧ではなく、上記のようにPWMパルス(PWM21)のデューティを更新した時には、CPU61は、A/D変換入力チャンネルのNo.1を指定してA/D変換器68にA/D変換を指示し(45)、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する(46)。A/D変換器68は、入力ポートNo.1のアナログ信号すなわち第1電源回路46の出力電圧をあらわすフィードバック信号(Vf11)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進み、そして図7のステップ32から「24V出力制御」(36)に進む。
【0110】
図9に、「24V出力制御」(36)の内容を示す。この内容は、上述の「5V出力制御」(35)と同様であり、第1電源回路46の出力電圧を設定値24Vにするように、第1電源回路46のドライバFET11に与えるPWMパルス(PWM11)のデューティを、同様にフィードバック制御する(51−54)。第1電源回路46の出力電圧が過電圧であると、DSP48は第1電源回路46および第2電源回路47の駆動を停止して、制御動作を停止する(57,58)。第1電源回路46の出力電圧が過電圧ではなく、PWMパルス(PWM11)のデューティを更新した時には、CPU61は、A/D変換入力チャンネルのNo.2を指定してA/D変換器68にA/D変換を指示し(55)、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する(56)。A/D変換器68は、入力ポートNo.2のアナログ信号すなわち第2電源回路47の出力電流をあらわすフィードバック信号(If21)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進み、そして図7のステップ33から「5V2次側過電流保護」(37)に進む。
【0111】
図10に、「5V2次側過電流保護」(37)の内容を示す。これに進むとCPU61は、レジスタIf21にA/D変換器68が変換したデータ(第1電源回路46の出力電流データ)を読み込んで(61)、それが設定値Rf5Vi以上(過電流)であるかをチェックする(62)。設定値Rf5Vi以上であるとそこでDSP48は第1電源回路46および第2電源回路47の駆動を停止して、制御動作を停止する(65,66)。過電流でないときには、CPU61は、A/D変換入力チャンネルのNo.3を指定してA/D変換器68にA/D変換を指示し(63)、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する(64)。A/D変換器68は、入力ポートNo.3のアナログ信号すなわち第1電源回路46の出力電流をあらわすフィードバック信号(If11)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進み、そして図7のステップ34から「24V2次側過電流保護」(38)に進む。
【0112】
「24V2次側過電流保護」(38)の内容は、上述の「5V2次側過電流保護」(37)の内容と同様である。この「24V2次側過電流保護」(38)で第2電源回路47の出力電流(If11)が正常であるとCPU61は、A/D変換入力チャンネルのNo.4を指定してA/D変換器68にA/D変換を指示し、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する。A/D変換器68は、入力ポートNo.4のアナログ信号すなわち第1電源回路46に備わったサーミスタTHの温度検出信号(THM)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進み、そして図7のステップ34から「過熱保護制御」(39)に進む。
【0113】
図11に、「過熱保護制御」(39)の内容を示す。これに進むとCPU61は、レジスタTEMにA/D変換器68が変換したデータ(サーミスタTHの温度検出データ)を読み込んで(81)、それが設定値RfTEM以上(過温度)であるかをチェックする(82)。設定値RfTEM以上であるとそこでDSP48は第1電源回路46および第2電源回路47の駆動を停止して、制御動作を停止する(85,86)。過温度でないときには、CPU61は、A/D変換入力チャンネルのNo.0を指定してA/D変換器68にA/D変換を指示し(83)、A/D変換の完了に応答する割込みを許可する(84)。A/D変換器68は、入力ポートNo.0のアナログ信号すなわち第2電源回路47の出力電圧をあらわすフィードバック信号(Vf21)のデジタル変換を開始し、これを終了すると終了信号(変換データ読取りレディ)を発生する。CPU61は、この終了信号に応答して、図7に示すA/D変換終了割込み(ADI)に進み、そして図7のステップ31ら「5V出力制御」(35)に進む。この「5V出力制御」(35)の内容は前述の通りである。
【0114】
このように、フィードバック信号の読み込み(A/D変換)と、PWMパルスデューテイの更新,出力過電流の検出および過熱検出を、所定順で繰返すが、これらの一連、すなわち図6の(b)のステップ22,23および図7に示す「A/D変換終了割込み」(AD1)のステップ31−39、を実行するに要する時間は200μsec未満であるので、この一連の処理は、200μsecタイマがタイムオーバする前に完了する。そして、200μsecタイマがタイムオーバすると、CPU61は、図6の(b)に示すタイマ割り込み(TII)を再度実行する。これにより、CPU61の制御周期は、実質上200μsecである。なお、PWMパルスは100KHz程度の周波数である。
【0115】
CPU61の以上の制御動作により、DSP48は、ポートVf21に入力する出力電圧回路VSEN21の出力電圧値が所定の電圧となるよう、スイッチング素子FET21をON/OFFするPWMパルスを生成し、ドライブ回路DRIV21に出力する。ドライブ回路DRIV21を介して、スイッチング素子FET21がON/OFF駆動され、トランスTR21が励磁される。そして、2次コイル,3次コイルに誘起した交流電圧が、それぞれ整流平滑され、直流電圧(5V,5VE,Vcc)が出力される。DSP48は常に、出力電圧値(Vf21)が所定の電圧値5Vとなるよう、スイッチングON/OFFのONデューティ演算と、該デューティのパルス出力を続ける。
【0116】
また、同様に、ポートVf11に入力する出力電圧回路VSEN11の出力電圧値が所定の電圧24Vとなるよう、スイッチング素子FET11をON/OFFするスイッチング信号をDSP48が演算し、ドライブ回路DRIV11に出力する。ドライブ回路DRIV11を介して、スイッチング素子FET11がON/OFFされ、トランスTR11が励磁される。DSP48は常に、出力電圧値(Vf11)所定の電圧値24Vとなるよう、スイッチングON/OFFのONデューティ演算と、該デューティのパルス出力を続ける。
【0117】
ここでスイッチング素子FET11又はFET21に過電流が流れたときの動作フローを説明する。
【0118】
図6の(c)に、FET11又はFET21に過電流が流れたときの、CPU61の外部割込み処理(PDI)の内容を示す。すでに説明したが、FET11又はFET21に過電流が流れると、図4に示す発光ダイオードLD11またはLD21が発光し、図5に示すフォトトランジスタP41が導通して、DSP48の割り込み入力ポートIint1の信号PDPINTが、高レベルHから、割込み要求レベルのLに転ずる。するとパルス発生器65(イベントマネジャ)が、CPU61の動作周波数の3〜4クロックサイクルの遅延後、PWM出力ポートPWM11およびPWM21をハード的にハイインピーダンス状態としてこれを保持する出力禁止フラグ(1ビットデータ)を設定し(H=1とし)、PWMパルスの周期およびパルスデューティを定めるデータを格納するレジスタをクリアする。これにより、PWM出力ポートPWM11およびPWM21はスイッチングON/OFF停止の状態(出力遮断)になる。これによりドライブ駆動回路DRIV11,DRIVE21の出力もOFF状態に移行し、スイッチング素子FET11およびFET21は、OFFになる。
【0119】
CPU61は、図6の(c)の外部割込み(PDI)に進むが、この割込みのプログラムの実行を開始するまで数μsの時間遅れがある。そしてこの割込み処理では、パルス発生器65の出力禁止フラグを解除(0にクリア)し(25)、そしてパルス発生器65のレジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定して、パルス出力を開始する(26)。この割込みプログラムの実行に数μsの時間がかかる。以上の処理にて、パルスバイパルスにて1次側のスイッチング素子FET11,FET21に流れる過電流を正確に検出し、保護制御を行い、スイッチング電源装置、特にスイッチング素子の破壊,損傷を防ぐことができる。
【0120】
−第2実施例−
第2実施例で用いるDSP48の構成を図12に示す。この第2実施例のスイッチング電源装置41の、第1電源回路46および第2電源回路47の構成は、図3および図4に示すものと同様である。しかし、第1電源回路46の1次電流検出回路ISEN11の発光ダイオードLD11は、図12に示す第1の絶縁カプラ49に結合してそのフォトトランジスタPT41に光を照射する。第2電源回路47の1次電流検出回路ISEN21の発光ダイオードLD21は、第2の絶縁カプラ50に結合してそのフォトトランジスタPT51に光を照射する。
【0121】
なお、上述の第1実施例では、過電流検出時の入力ポートが1つ(Iint1)のみのため、どれか1つのスイッチング素子により過電流が発生しただけでも、全てのPWM出力を出力停止し、駆動回路DRIVE11,DRIVE21をOFFしてしまう。
【0122】
これに対して、第2実施例では、DSP48に複数の過電流検出の入力ポートIint1,Iint2を備え、これらに個別に過電流信号を与えることで、マルチ出力のスイッチング電源において、駆動回路DRIVE11,DRIVE21単位にスイッチング素子の過電流保護を図ったものである。すなわち第2実施例は、PWMポート(PWM11,PWM21)と同数の1次側電流値検出回路(ISEN11+49,ISEN21+50)と、前記1次側電流値検出回路の過電流検出信号を入力する入力ポート(Iint1,Iint2)を有している。
【0123】
図12に示すDSP48は、2つのパルス発生器65および71を備えている。これらの機能は、前述の、図5に示すパルス発生器と同様である。CPU61の制御動作の大要は、前述の第1実施例のものと同じである。しかし、細かくは、DRIVE11に与えるPWMパルス(PWM11)を規定するデータはパルス発生器65のみに設定し、外部割込み信号PDPINT1=Lが発生したときには、割込1によって、パルス発生器65のみに、前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行う。同様に、DRIVE21に与えるPWMパルス(PWM21)を規定するデータはパルス発生器71のみに設定し、外部割込み信号PDPINT2=Lが発生したときには、割込2によって、パルス発生器71のみに、前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行う。
【0124】
−第3実施例−
図13に、第3実施例で用いるDSP48を示す。これは、図12に示すDSP48にオアゲート76を付加したものである。パルス発生器71には、第2電源回路47の1次側過電流信号(PDPINT2=L)のみが印加されるが、パルス発生器65には、第1電源回路46の1次側過電流信号(PDPINT1=L)に加えて、オアゲート76を通して第2電源回路47の1次側過電流信号(PDPINT2=L)も印加される。これにより、24V出力の第1電源回路46が1次側過電流になると、第1電源回路46のスイッチング素子FET11がオフになるが、第2電源回路47のスイッチング素子FET21はオンを継続する。
【0125】
しかし、5V出力の第2電源回路47が1次側過電流になると、第2電源回路47および第1電源回路46のスイッチング素子FET21およびFET11が共にオフになる。これに合わせてCPU61は、第2電源回路47が1次側過電流になると、それに応答してパルス発生器71および65に対して前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行うが、第1電源回路46が1次側過電流になると、それに応答してパルス発生器65のみに対して前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行う。
【0126】
オアゲート76の付加により、このように柔軟な1次側過電流保護制御を実現できる。この実施例では、第2電源回路47が基本電圧出力用であり、そのスイッチング素子FET21が過電流を発生した場合、該スイッチング素子のスイッチングON/OFF停止はもちろんのこと、動力用の第1電源回路46のスイッチング素子FET11のスイッチングON/OFFも同時に停止させる。過電流が第1電源回路46のスイッチング素子FET11で発生した場合は、このスイッチング素子FET11のスイッチングON/OFFのみ停止させるという、柔軟な過電流保護制御が実現する。
【0127】
−第4実施例−
第4実施例では、図14に示す1次側電流検出回路ISEN11およびISEN21を用いる。これらの検出回路ISEN11,ISEN21は、1次側電流レベルを表すアナログ検出信号(電流信号)を出力し、図15に示すDSP48のA/D変換入力ポートId11,Id21に与える。
【0128】
図15に示すDSP48では、ポートId11の電流信号をA/D変換器72がデジタルデータに変換してその出力ラッチにラッチし、このラッチと同時に変換終了信号をデジタル比較器73に与える。A/D変換器72は、第1のPWMパルス(PW11)Aが、スイッチングオンを指示するレベルにある間、上述の変換動作を高速で繰返す。同様に、ポートId21の電流信号をA/D変換器74がデジタルデータに変換してその出力ラッチにラッチし、このラッチと同時に変換終了信号をデジタル比較器75に与える。A/D変換器74は、第2のPWMパルス(PW21)Bが、スイッチングオンを指示するレベルにある間、上述の変換動作を高速で繰返す。
【0129】
CPU61が、デジタル比較器73には、第1電源回路46の1次側過電流判定用の第1閾値Rf24Vpiを表すデータを設定(ラッチ)し、デジタル比較器75には、第2電源回路47の1次側過電流判定用の第2閾値Rf5Vpiを表すデータを設定(ラッチ)する。
【0130】
デジタル比較器73は、定常的にHの判定出力を発生しているが、A/D変換器72が変換終了信号を与えたときのA/D変換器72の変換データが第1閾値Rf24Vpi以上であるときのみ、その判定出力をLにきりかえる。このLが、割込み要求信号PDPINT1=Lとしてパルス発生器65およびCPU61に与えられ、これら65,61が、図12に示す第2実施例のものと同様に動作する。
【0131】
同様に、デジタル比較器75は、定常的にHの判定出力を発生しているが、A/D変換器74が変換終了信号を与えたときのA/D変換器74の変換データが第2閾値Rf5Vpi以上であるときのみ、その判定出力をLに切換える。このLが、割込み要求信号PDPINT2=Lとしてパルス発生器71およびCPU61に与えられ、これら71,61が、図12に示す第2実施例のものと同様に動作する。
【0132】
この第4実施例では、電流値検出回路ISEN11,ISEN21からの電圧値換算出力を常にDSP48のId11,Id21端子に入力し、DSP48内部でハード的に、CPU61の、EEPROMに格納した動作プログラム上に設定されている第1閾値Rf24Vpi,第2閾値Rf5Vpiと比較している。これらの閾値Rf24Vpi,Rf5Vpiは、DSP48の動作プログラム上に設定された閾値レジスタにあり、これを書き換えることで閾値変更ができる構成となっている。
【0133】
−第5実施例−
図16に、第5実施例で用いるDSP48を示す。これは、図15に示すDSP48にオアゲート76を付加したものである。パルス発生器71には、第2電源回路47の1次側過電流信号(PDPINT2=L)のみが印加されるが、パルス発生器65には、第1電源回路46の1次側過電流信号(PDPINT1=L)に加えて、オアゲート76を通して第2電源回路47の1次側過電流信号(PDPINT2=L)も印加される。これにより、24V出力の第1電源回路46が1次側過電流になると、第1電源回路46のスイッチング素子FET11がオフになるが、第2電源回路47のスイッチング素子FET21はオンを継続する。
【0134】
しかし、5V出力の第2電源回路47が1次側過電流になると、第2電源回路47および第1電源回路46のスイッチング素子FET21およびFET11が共にオフになる。これに合わせてCPU61は、第2電源回路47が1次側過電流になると、それに応答してパルス発生器71および65に対して前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行うが、第1電源回路46が1次側過電流になると、それに応答してパルス発生器65のみに対して前述の割込み処理(PDI:図6の(c))を行う。
【0135】
−第6実施例−
図17に、第6実施例で用いるDSP48を示す。これは、図15に示すDSP48にオアゲート76を付加し、パルス発生器を一個65にしたものであるが、第1電源回路46の1次側過電流信号(PDPINT1=L)および第2電源回路47の1次側過電流信号(PDPINT2=L)のいずれも、オアゲート76を通して、パルス発生器65に与えるようにした。1次側過電流信号(PDPINT1=L,PDPINT2=L)を発生する機能は、図15に示すDSP48と同様であるが、CPU61の制御動作は図6〜図11に示す第1実施例のものと同様である。
【0136】
−第7実施例−
図18に、第7実施例で用いるDSP48を示す。これは、図15に示すDSP48にデータセレクタ(選択ゲート)77−80を付加したものであり、これらのセレクタの入力のいずれをセレクタの出力にするかは、CPU61が各セレクタに与える選択指定データで定まる。これにより、過電流検出した入力ポート先(Id11,Id21)に応じて出力停止するPWM出力ポート先(PWM11,PWM21)は、DSP48内の、選択指定データを書換えることでソフト的に設定できる。したがって、スイッチング電源基板の配線レイアウト上の制約がなく、自由に、電流検出信号を印加するA/D入力ポートId11,Id21(又は過電流信号入力ポートIint1,Iint2)と、PWMパルス出力ポートPW11,PW21の対応を設定することが可能である。
【0137】
また、柔軟な1次側過電流保護制御を実現できる。例えば、基本電圧出力用のスイッチング素子が過電流を発生した場合、該スイッチング素子のスイッチングON/OFF停止はもちろんのこと、他の出力電圧回路のスイッチング素子のスイッチングON/OFFも同時に停止させる。過電流が該他の出力電圧回路のスイッチング素子で発生した場合は、このスイッチング素子のスイッチングON/OFFのみ停止させるという、柔軟な過電流保護制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の第1実施例の電源装置41を装備したプリンタPTRを含む画像形成装置の外観を示す斜視図、(b)はプリンタPTRの画像形成機構の概要を示すブロック図である。
【図2】 図1の(a)に示す画像形成装置の電気系統の概要を示すブロック図である。
【図3】 図2に示す第1実施例のスイッチング電源装置41の構成を示すブロック図である。
【図4】 図3に示す1次電流検出回路ISEN11およびISEN21の構成を示す電気回路図である。
【図5】 図3に示すデジタル制御部48の構成を示すブロック図である。
【図6】 図5に示すCPU61の制御動作を示すフローチャートであり、(a)はメインルーチンを、(b)および(c)は割込み処理を示す。
【図7】 図5に示すCPU61の、A/D変換器68のA/D変換終了に応答する割込み処理を示すフローチャートである。
【図8】 図7に示す「5V出力制御」(35)の内容を示すフローチャートである。
【図9】 図7に示す「24V出力制御」(36)の内容を示すフローチャートである。
【図10】 図7に示す「5V2次側過電流保護」(37)の内容を示すフローチャートである。
【図11】 図7に示す「過熱保護制御」(39)の内容を示すフローチャートである。
【図12】 第2実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【図13】 第3実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【図14】 第4実施例で用いる1次側電流検出回路ISEN11,ISEN21の構成を示す電気回路図である。
【図15】 第4実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【図16】 第5実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【図17】 第6実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【図18】 第7実施例で用いるDSP48の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
PCa:パソコン PTR:カラープリンタ
OPB:操作パネル SCR:原稿スキャナ
ADF:自動原稿供給装置 1:感光体
2:メインチャージャ 3:レーザ走査器
4:現像装置 5:転写チャージャ
6:転写ベルト 7:レジストローラ
8:転写分離チャージャ 9:搬送ベルト
10:定着器 11:ソータ
12:クリーニング装置 13:クリーニングブレード
14:光センサ 15:光センサ
16:温度センサ 41:スイッチング電源装置
PS1〜PS3:給電線 IN1,IN2:交流入力端子
45:直流変換回路 DB1:全波整流ダイオードブリッジ
RA1:リレー 46:第1電源回路
DRIVE11:ドライバ 47:第2電源回路
DRIVE21:ドライバ
ISEN11,ISEN21:電流値検出回路
VSEN11,VSEN21:出力電圧検出回路
ISEN12,ISEN22:2次側過電流検出回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention implements an overcurrent protection control of a switching power supply device that switches a switching circuit inserted on the primary side of the transformer in response to a PWM pulse to generate a desired voltage on the secondary side of the transformer. The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus incorporating the same.
[0002]
[Prior art]
  For example, commercial AC is input, the rectified and smoothed DC voltage is switched at a high frequency (for example, around 100 KHz), applied to the primary winding of the transformer, and the voltage induced in the secondary winding of the transformer is rectified. Switching power supplies that output a DC voltage are used in many electrical devices. The output voltage of the power supply is stabilized to a constant voltage by detecting this and controlling the switching ratio, that is, the duty of the PWM pulse. As a method for performing this control, conventionally, switching ON / OFF control using an analog circuit has been performed. In general, in a switching power supply, the operation mode of the power supply circuit may be changed in accordance with fluctuations in the input voltage or load current in order to optimize control. The conventional analog method has a feature that a plurality of control circuits as hardware must be prepared for switching the operation mode, and the circuit configuration becomes extremely complicated. Recently, this has been solved by performing digital control, for example, using a digital signal processor (DSP).
[0003]
  In the PWM control power supply device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-14144, the current value flowing through the output circuit on the secondary side of the transformer is detected, and when the detected value exceeds a predetermined value, switching is forcibly stopped. And an AND gate inserted in a signal line for supplying a PWM pulse generated by the DSP to the switching driver, and a reset circuit for resetting the latch circuit when switching is turned off. The latch circuit is set, and the AND gate is closed with the output at the time of setting, and the reset circuit resets the latch circuit in synchronization with the subsequent change of the PWM pulse to the switch-on level. The overcurrent protection that turns off the switching on the primary side of the transformer in response to the overcurrent on the secondary side of the transformer is a pulse-by-pulse overcurrent protection that is performed during the switching on period within one cycle of the PWM pulse. . The output circuit has another set of current detection circuit and voltage detection circuit, and these detection signals are digitally converted with a control period longer than the period of the PWM pulse and read into the DSP to determine the duty of the PWM pulse. To be referenced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, a circuit for detecting the value of the current flowing in the output circuit for pulse-by-pulse overcurrent protection is provided on the secondary side of the transformer. Although it can be detected without delay of overcurrent protection, it is provided on the secondary side of the transformer, so that a level shift occurs in the current detection signal, and the current value flowing through the switching element on the primary side is accurately determined. There was a problem that it could not be detected. This impairs the reliability of pulse-by-pulse overcurrent protection.
[0005]
  In addition, since the switching driver on the primary side of the transformer and the overcurrent detection circuit provided on the secondary side and the DSP are connected by an AND gate, a set circuit, and a reset circuit, circuit connection is complicated.
[0006]
  The present invention detects the overcurrent on the primary side even in the digital control system, and is not affected by the level shift generated on the primary side and the secondary side of the transformer, and improves the reliability of the overcurrent protection of the power supply device. The first purpose is to simplify the connection between the overcurrent detection circuit and a digital control circuit such as a DSP, and to enable high-speed control for digital control. Switching pulse of the switching power supply (frequency 100 kHz) A second object is to perform pulse-by-pulse control capable of stopping and restarting the power supply every time. The third object is to provide a switching power supply with a plurality of output power systems with high reliability of overcurrent protection, and the fourth object is to simplify the connection between the power supply circuit and the DSP, In addition to these, a fifth object is to provide overcurrent protection for each output system. A sixth object is to make the power supply device of the image forming apparatus highly reliable in overcurrent protection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  (1) Transformer (TR11), primary side circuit (DRIVE11, FET11) that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to PWM pulses, rectifies the voltage generated at the secondary winding of the transformer, and loads A digital signal processing device including a secondary circuit (D11, D12) for supplying power to the power supply, a digital processing pulse generator (65) for generating the PWM pulse, and a CPU (61) for supplying data defining the PWM pulse to the digital processing pulse generator (65) (48), comprising a power supply device (41),
  The on-current of the primary circuitCurrent detectionThrough the resistor (R11)To constant voltage (Vc) A resistor different from the current detection resistor (R12) And diode (D13) The other resistance is connected to the current detection resistor via the constant voltage. (12) And diode (D13) A voltage proportional to the voltage betweenApplied to the light emitting driver (Tr11) energizing the light emitting element of the photocoupler (49) including the light emitting element (LD11) and the photoelectric conversion element (PT41),TheLight reception signal of photoelectric conversion element (PT41)OverAs a current signal (PDPINT = L), it is given to the digital signal processing device (48), and the pulse generator (65) of the digital signal processing device (48) responds to the overcurrent signal (PDPINT = L). Overcurrent protection method to stop the switching-on output(FIGS. 4 to 13).
[0008]
  In addition, in order to make an understanding easy, the code | symbol of the corresponding element or the corresponding matter of the Example shown in drawing and mentioned later in parentheses is added for reference. The same applies to the following.
[0009]
  Action and effect
  According to this, the on-current of the primary circuit of the transformer (TR11) is detected, and when it is an overcurrent, the pulse generator (65) stops its switching-on output. Since the primary side current detection signal can be obtained without level shift, the reliability is high.ExcessCurrent protection can be easily realized. The primary side circuit and digital signal processing device (48) are isolated by photocoupler (49), and there is no potential interference between them, and the reliability is high.ExcessCurrent protection can be easily realized. Since the pulse generator (65) stops switching-on output in response to the overcurrent signal, the connection between the power supply circuit and the digital signal processor (48) is simplified.
[0010]
  While the on-current of the primary circuit is low, the voltage of the resistor (R11) through which it flows is low, and the voltage at the control signal input terminal of the light-emitting driver (Tr11) propagates forward in the diode (D13) in that direction. The current flows out, so that the voltage of the resistor (R11) is as low as that of the resistor (R11), and the light emitting driver (Tr11) does not pass through the light emitting element (LD11).
[0011]
  When the on-current of the primary circuit becomes excessive, the voltage of the resistor (R11) through which it flows increases, but this is applied in the reverse direction to the diode (D13), so the on-current of the primary circuit is the light emitting driver (Tr11 ) Does not flow into the control signal input terminal. That is, the diode (D13) prevents an excessive current or an overvoltage from being applied to the control signal input terminal of the light emitting driver (Tr11). However, since a high voltage of the resistor (R11) is applied to the cathode side of the diode (D13), current outflow from the control signal input terminal of the light emitting driver (Tr11) to the resistor (R11) due to application of the constant voltage (Vc) Then, the voltage at the control signal input terminal rises, and in response thereto, the light emitting driver (Tr11) energizes the light emitting element (LD11), and the light emitting element (LD11) emits light.
[0012]
  A relatively simple electric circuit around the light emitting driver (Tr11) causes a binary voltage change at the control signal input terminal of the light emitting driver (Tr11) to indicate whether the on-current of the primary side circuit is excessive, In addition, no overvoltage is applied to the light emitting driver (Tr11).
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  (2)The overcurrent signal (PDPINT = L) Is the digital signal processing device (48) An interrupt signal for the pulse generator (65) Stops the switching-on output in response to the interrupt signal, and then the CPU restarts the pulse output by the pulse generator, and the digital signal processor performs pulse-by-pulse switching power supply of the primary circuit. The protection control is performed as described in (1) above.Overcurrent protection method.
[0014]
  According to this, the on-current of the primary circuit of the transformer (TR11) is detected, and when it is an overcurrent, the pulse generator (65) stops its switching-on output. Since the primary-side current detection signal can be obtained without level shift, highly reliable pulse-by-pulse overcurrent protection can be easily realized. The primary circuit and digital signal processor (48) are isolated by photocoupler (49) with respect to current conduction, so there is no potential interference between them, and pulse-by-pulse overcurrent with high reliability. Protection can be realized easily. Since the pulse generator (65) stops switching-on output in response to the overcurrent signal, the connection between the power supply circuit and the digital signal processor (48) is simplified.
[0015]
  (3) Transformer (TR11), primary side circuit (DRIVE11, FET11) that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to PWM pulses, rectifies the voltage generated at the secondary winding of the transformer, and loads A digital signal processing device including a secondary circuit (D11, D12) for supplying power to the power supply, a digital processing pulse generator (65) for generating the PWM pulse, and a CPU (61) for supplying data defining the PWM pulse to the digital processing pulse generator (65) (48), comprising a power supply device (41),
  The on-current of the primary circuitCurrent detectionThrough the resistor (R11)To constant voltage (Vc) A resistor different from the current detection resistor (R12) And diode (D13) The other resistance is connected to the current detection resistor via the constant voltage. (R12) And diode (D13) A voltage proportional to the voltage betweenThe digital signal processing device (48), the digital signal processing device converts the voltage into digital data, the digital data is more than a set valueOverburdenGenerates a current signal (PDPINT = L)The pulse generator stops the switching-on output in response to the overcurrent signal.(72-75 in Fig. 15), overcurrent protection method(FIGS. 14 to 18).
[0016]
  According to this, the primary-side on-current detection means (R11) converts the primary-side current of the transformer (TR11) into a voltage, and the A / D conversion means (72) of the digital signal processing device (48) The voltage is converted into digital data, and the comparison means (73) generates an overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L) when the value represented by the digital data exceeds the set value, and the pulse generator (65) In response, the switching-on output is stopped. Since the voltage, which is a primary-side current detection signal, can be obtained without level shift, highly reliable pulse-by-pulse overcurrent protection can be easily realized. Since the pulse generator (65) stops switching-on output in response to the overcurrent signal, the connection between the power supply circuit and the digital signal processor (48) is simplified. Since the A / D conversion means (72) and the comparison means (73) are provided in the digital signal processing device (48), the primary circuit is simplified, and the circuit between the power supply circuit and the digital signal processing device (48) is simplified. Connection is simplified.
[0017]
  While the on-state current of the primary side circuit is low, the voltage of the resistor (R11) through which it flows is low, and the voltage at the voltage dividing end of the resistance voltage divider (R12-R14) propagates forward in the diode (D13). A current flows in this direction, which is as low as the voltage of the resistor (R11). When the on-current of the primary circuit becomes excessive, the voltage of the resistor (R11) through which it flows increases, but this is applied in the reverse direction to the diode (D13), so the on-current of the primary circuit is a resistance voltage divider circuit. Does not flow into the partial pressure end of (R12-R14). That is, the diode (D13) prevents an excessive current or an overvoltage from being applied to the voltage dividing end of the resistance voltage dividing circuit (R12-R14). But,diode (D13)Since a voltage with a high resistance (R11) is applied to the cathode side of the resistor, the outflow of current from the voltage dividing end of the resistance voltage dividing circuit (R12-R14) to the resistance (R11) due to the application of the constant voltage (Vc) stops. The voltage at the voltage dividing end rises.
[0018]
  With a relatively simple electric circuit, a voltage corresponding to the on-current level of the primary side circuit appears in the resistance voltage dividing circuit (R12-R14), and an overvoltage is generated in the resistance voltage dividing circuit (R12-R14). There is no participation.
[0019]
  (4) After the CPU (61) responds to the overcurrent signal (PDPINT = L) and the pulse generator (65) stops switching on output, the pulse generator (65) generates a PWM pulse. , Above (3) Overcurrent protection method.
[0020]
  Thus, energization of the pulse-by-pulse and overload protection for stopping the energization in response to the overcurrent detection during the PWM pulse switching-on period and outputting the PWM pulse of the next cycle can be realized. In other words, pulse-by-pulse energization protection control with high energization stability and overload protection function can be realized.
[0021]
  (5) The pulse generator (65) sets the PWM pulse output port to high impedance in response to the overcurrent signal (PDPINT = L) and holds it; the CPU (61) holds the overcurrent signal (PDPINT). = L), interrupt processing is started, and after this interrupt processing stops the switching-on output, the high-impedance holding of the pulse generator is released and PWM pulses are output to the register. The overcurrent protection method according to any one of (1) to (4) above.
[0022]
  The PWM pulse has a high frequency of, for example, 100 KHz. The pulse generator (65) of the digital signal processing device (48) is, for example, an event manager of a DSP, and an overcurrent signal (PDPINT = L) is generated. After a delay of 3 to 4 clock cycles of the operation frequency of 61), the PWM pulse output port is set to high impedance (PWM pulse output cutoff) and this is held. This process is very fast. Therefore, the primary circuit is switched off substantially without delay.
[0023]
  However, in response to the overcurrent signal (PDPINT = L), the CPU (61) proceeds to interrupt processing, where data for PWM pulse output is set in the register of the pulse generator (65). After the overcurrent signal (PDPINT = L) is generated, a time of several μsec elapses until the data for PWM pulse output is set in the pulse generator (65) by the above-described soft interrupt program.
[0024]
  This causes a delay in the output of the PWM pulse (switch-on level) exceeding about one half of one cycle of the 100 KHz PWM pulse, and this period overlaps with the off period within one cycle of the PWM pulse. Even if the ON output of one pulse is cut off by the overcurrent protection of the pulse, the PWM pulse output of the PWM pulse output before and after the OFF period following the original ON period in which the ON output is cut off during one cycle of the PWM pulse elapses. Therefore, a new period of pulse energization is started by setting the data for this purpose. That is, the output of the PWM pulse is restarted from the next period in a manner that is substantially continuous with the previous period.
[0025]
  Therefore, it is not necessary to insert a gate for PWM pulse interruption, a latch for holding interruption, and a reset circuit for releasing it between the power supply circuit and the digital signal processing device (48). Connection with the signal processing device (48) is simplified.
[0026]
  (6) Transformer (TR11);
  Primary circuit (DRIVE11, FET11) that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to PWM pulses;
  Secondary circuit that rectifies the voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplies power to the load (D11, D12);
  The on-current of the primary circuitDetect current detection resistor(R11);
  Constant voltage line (Vc) And a resistor different from the current detection resistor. (R12) And diode (D13) A series circuit that passes the other resistor and the diode from the constant voltage line in this order and applies the constant voltage of the constant voltage line toward the current detection resistor in an energizable manner. (R12, D13) ;
  Light emitting element (LD11) And photoelectric conversion element (PT41) A photoelectric conversion signal of the photoelectric conversion element due to light emission of the light emitting element is an overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L) Photocoupler generated as (49) ;
  Said another resistance (R12) And diode (D13) When the voltage between is increased, the light emitting element (LD11) LED driver that emits light when energized (Tr11) ;and,
  A digital signal processor (48) including a pulse generator (65) that generates the PWM pulse and stops the PWM pulse output in response to the overcurrent signal, and a CPU that supplies the pulse generator with data for PWM pulse output. );
WithPower supply(FIGS. 4 to 13).
[0027]
  According to this, the primary side on-current detection means (R11) converts the primary side current of the transformer (TR11) into a voltage,The electricityWhen the pressure exceeds the set value, an overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L) is generated, and the pulse generator (65) stops switching-on output in response. Since the voltage that is the primary side current detection signal can be obtained without level shift, pulse-by-pulse overcurrent protection with high reliability can be easily realized. Since the pulse generator (65) stops switching-on output in response to the overcurrent signal, the connection between the power supply circuit and the digital signal processor (48) is simplified.
[0028]
  Primary circuit and digital signal processor (48)photoSince the couplers (49, 50) are isolated from each other in terms of current flow, there is no potential interference between them, and pulse-by-pulse overcurrent protection with high reliability can be easily realized. The connection of the digital signal processor (48) with the overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L, PDPINT2 = L) lines is simplified.
[0029]
  (7)The power supply device includes the transformer (TR11 / TR21) Primary side circuit (DRIVE11, FET11 / DRIVE21, FET21) Secondary side circuit (D11, D12 / D21, D22) , Current detection resistor (R11 / R21) , Series circuit (R12, D13 / R22, D23) , Light emitting element (LD11 / LD21) And light emitting driver (Tr11 / Tr21) First and second circuits each comprising (46,47) A photocoupler (49,50) Photoelectric conversion element (PT41) Is a light-emitting element of the first and second circuits (D11 / D21) Receiving light from any of the above;The pulse generator (65) of the digital signal processing device (48) is:Give to first and second circuitGenerating first and second PWM pulses, andPhotoelectric conversion element (PT41) FromOver current signalissue(PDPINT = L)According toIn response, the first and second PWM pulse outputs are stopped, and the CPU receives data for the first and second PWM pulse outputs.The pulse generator(65)IngiveAs described in (6) abovePower supply (4 to 11).
[0030]
  According to this, the first circuit (46) and the second circuit (47) can be controlled by a set of digital signal processing devices (48), and power can be supplied simultaneously to separate loads from them. With respect to each circuit (46, 47), the operation and effect described in (6) above can be realized.
[0031]
  (8)The power supply device includes the transformer (TR11 / TR21) Primary side circuit (DRIVE11, FET11 / DRIVE21, FET21) Secondary side circuit (D11, D12 / D21, D22) , Current detection resistor (R11 / R21) , Series circuit (R12, D13 / R22, D23) ,Photo coupler (49/50) And light emitting driver (Tr11 / Tr12) First and second circuits each comprising (46,47) Comprising:The pulse generator (65) of the digital signal processing device (48) is:Give to first and second circuitGenerate first and second PWM pulsesFrom the first circuitIn response to the first overcurrent signal (PDPINT1 = L), the first PWM pulse output is stopped,From the second circuitThe CPU stops the second PWM pulse output in response to the second overcurrent signal (PDPINT2 = L), and the CPU stores data for the first and second PWM pulse outputs.To the pulse generatorgiveAs described in (6) abovePower supply(Fig. 4, Fig. 12, Fig. 13).
[0032]
  According to this, the first circuit (46) and the second circuit (47) can be controlled by a set of digital signal processing devices (48), and power can be supplied simultaneously to separate loads from them. With respect to each circuit (46, 47), the operation and effect described in (6) above can be realized individually. In the above (7), when one of the first circuit (46) and the second circuit (47) is overloaded on the primary side, the primary side energization is interrupted in both circuits, but this embodiment (8) Then, when one side becomes a primary overload, the primary side energization is cut off, but the other energization continues. The independence of the first circuit (46) and the second circuit (47) is high.
[0033]
  (9) Transformer (TR11);
  Primary circuit (DRIVE11, FET11) that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to PWM pulses;
  Secondary circuit that rectifies the voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplies power to the load (D11, D12);
  The on-current of the primary circuitDetect current detection resistor(R11);
  Constant voltage line (Vc) And a resistor different from the current detection resistor. (R12) And diode (D13) A series circuit that passes the other resistor and the diode from the constant voltage line in this order and applies the constant voltage of the constant voltage line toward the current detection resistor in an energizable manner. (R12, D13) ;and,
  Said another resistance (R12) And diode (D13) A / D conversion means for converting voltage proportional to the voltage between the two to digital data (72) , The value represented by the digital dataComparing means (73) for generating an overcurrent signal (PDPINT1) when the value exceeds a set value, a pulse generator (65) for generating the PWM pulse and stopping the PWM pulse output in response to the overcurrent signal, and Digital signal processing device including a CPU for supplying data for PWM pulse output to a pulse generator (48);
WithPower supply(FIGS. 14 to 18).
[0034]
  According to this, the primary-side on-current detection means (R11) converts the primary-side current of the transformer (TR11) into a voltage, and when the comparison means exceeds the set value, the overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L) and the pulse generator (65) stops the switching-on output in response. Since the A / D conversion means (72, 74) and the comparison means (73, 75) are provided in the digital signal processing device (48), the primary circuit is simplified, and the power supply circuit and the digital signal processing device (48) are provided. The connection between is further simplified.
[0035]
  (10)The power supply device includes the transformer (TR11 / TR21) Primary side circuit (DRIVE11, FET11 / DRIVE21, FET21) Secondary side circuit (D11, D12 / D21, D22) , Current detection resistor (R11 / R21) , Series circuit (R12, D13 / R22, D23) And comparison means (73/75) First and second circuits each comprising (46,47) Comprising:The pulse generator (65) of the digital signal processing device (48) is:Give to first and second circuitGenerate first and second PWM pulses to generate first and secondFrom the circuitThe first and second PWM pulse outputs are stopped in response to any of the overcurrent signals, and the CPU outputs data for the first and second PWM pulse outputs.To the pulse generatorgiveAs described in (9) abovePower supply(Fig. 17).
[0036]
  According to this, the first circuit (46) and the second circuit (47) can be controlled by a set of digital signal processing devices (48), and power can be supplied simultaneously to separate loads from them. With respect to each circuit (46, 47), the operation and effect described in (9) above can be realized.
[0037]
  (11)The power supply device includes the transformer (TR11 / TR21) Primary side circuit (DRIVE11, FET11 / DRIVE21, FET21) Secondary side circuit (D11, D12 / D21, D22) , Current detection resistor (R11 / R21) , Series circuit (R12, D13 / R22, D23) And comparison means (73/75) First and second circuits each comprising (46,47) Comprising:In the digital signal processor (48), the pulse generator (65, 71)Give to first and second circuitGenerating first and second PWM pulses;From the first circuitIn response to the first overcurrent signal, the first PWM pulse output is stopped,From the second circuitThe CPU stops the second PWM pulse output in response to the second overcurrent signal, and the CPU stores data for the first and second PWM pulse outputs.To the pulse generatorgiveAs described in (9) abovePower supply(FIGS. 14-16, 18).
[0038]
  According to this, the first circuit (46) and the second circuit (47) can be controlled by a set of digital signal processing devices (48), and power can be supplied simultaneously to separate loads from them. With respect to each circuit (46, 47), the functions and effects described in (9) above can be realized individually. In the above (10), when one of the first circuit (46) and the second circuit (47) is overloaded on the primary side, both circuits cut off the primary side energization. Then, when one side becomes a primary overload, the primary side energization is cut off, but the other energization continues. The independence of the first circuit (46) and the second circuit (47) is high.
[0039]
  (12)The pulse generator (65,71) Is the first circuit (46) First overcurrent signal from (PDPINT1) In response to the first PWM pulse output (PWM11) Stop the second circuit (47) Second overcurrent signal from (PDPINT2) First and second PWM pulse outputs in response to (PWM11, PWM21) According to (8) or (11) abovePower supply(FIGS. 13 and 16).
[0040]
  (13) The first circuit (46) is a high power power supply circuit that outputs a high DC voltage (24V) for supplying power to a high load that consumes a large amount of power, and the second circuit (47) has a low power consumption. (7), (8), which is a low power power supply circuit that outputs a low DC voltage (5 V, 5 VE) for supplying power to the control circuit and the elements.(10),The power supply device according to (11) or (12).
[0041]
  According to this, all the required power can be fed simultaneously to a device or an electric circuit including a control circuit and an element having a high load and a low power consumption with a large power consumption.
[0042]
  (14) The second circuit (47) has a voltage output terminal (5V) at which the load is turned off at the time of energy saving standby, and an energy saving standby power supply terminal (5VE) at which the load is continuously turned on at the time of energy saving standby. (13) The power supply device.
[0043]
  All the required power can be supplied to a device or an electric circuit having an energy saving standby function including a control circuit and an element having a high power consumption and a high load and a low power consumption.
[0044]
  (15) After the CPU (61) responds to the overcurrent signal (PDPINT / PDPINT1, PDPINT2) and the pulse generator (65/65, 71) stops switching on output, the pulse generator The PWM pulse generation is resumed; the power supply device according to (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13) or (14).
[0045]
  As a result, energization is stopped in response to overcurrent detection in the PWM pulse switching-on period, and pulse-by-pulse energization and overload protection for outputting the PWM pulse of the next cycle are realized. That is, the pulse-by-pulse energization protection control with high energization stability and overload protection function is realized.
[0046]
  (16) The pulse generator (65/65, 71) maintains the PWM pulse output port as a high impedance in response to the overcurrent signal (PDPINT = L / PDPINT1 = L, PDPINT2 = L); The CPU (61) starts an interrupt process in response to the overcurrent signal, and by this interrupt process, after the pulse generator stops switching-on output, the high-impedance holding of the pulse generator is canceled and the Data for PWM pulse output is set in the register; the power supply device according to (15) above.
[0047]
  The PWM pulse has a high frequency of, for example, 100 KHz, and the pulse generator (65/65, 71) of the digital signal processing device (48) is, for example, a DSP event manager. ) After a delay of 3 to 4 clock cycles of the operating frequency, the PWM pulse output port is set to high impedance and an output inhibition flag (1 bit data) is set (H = 1) to set the PWM pulse cycle and pulse. Clear the register that stores the data that determines the duty. This process is very fast. Therefore, the primary circuit is switched off substantially without delay.
[0048]
  However, the CPU 61 proceeds to the interrupt process in response to the overcurrent signal, where the output prohibit flag of the pulse generator is canceled (cleared to 0), and the PWM generator outputs the PWM pulse to the register of the pulse generator. Set the data. There is a time delay of several microseconds from the occurrence of the overcurrent signal to the start of the execution of the above-described soft interrupt program, and several microseconds for the pulse generator to restart the PWM pulse output in the interrupt processing. The time elapses.
[0049]
  This causes a delay in the output of the PWM pulse (switch-on level) exceeding about one half of one cycle of the 100 KHz PWM pulse, and this period overlaps with the off period within one cycle of the PWM pulse. Even if the ON output of one pulse is interrupted by the overcurrent protection of the pulse, the output of the PWM pulse is restarted from the next one cycle in a manner that is substantially continuous with the previous one cycle.
[0050]
  Therefore, it is not necessary to insert a gate for PWM pulse interruption, a latch for holding interruption, and a reset circuit for releasing it between the power supply circuit and the digital signal processing device (48). Connection with the signal processing device (48) is simplified.
[0051]
  (17) The power supply device (41) according to any one of (6) to (16); and image forming means (42, 43) that is fed from the power supply device and forms an image represented by image data; Including image forming device (PTR).
[0052]
  The power supply device (41) exhibits the actions and effects described in the above (6) to (16), thereby improving the reliability and stability of overload protection of the image forming means (42, 43).
[0053]
  (18) The power supply device (41) according to (14); image forming means (42, 43) for forming an image represented by image data supplied from the power supply device; and the first circuit of the power supply device during energy saving standby Switch means (44) for cutting off the power supply from the (46) to the image forming means (42, 43) and the power supply from the voltage output terminal (5V) of the second circuit (47) to the image forming means (42, 43). ); An image forming apparatus (PTR).
[0054]
  Since the power supply device (41) of (14) above has an energy saving standby power feeding end (5VE), even if the switch means (44) is opened (shut off) for energy saving standby, control that requires power supply even during energy saving standby Power can be supplied to the circuit and the element from the power supply end (5VE), and the energy-saving standby design of the image forming apparatus (PTR) is easy.
[0055]
  (19) The image forming apparatus according to (17) or (18), further comprising a printer controller (20) that converts print information given from outside into image data and gives the image data to the image forming means (43). According to this, print information from a host such as a personal computer or a facsimile can be printed out.
[0056]
  (20) The image forming apparatus according to (17), (18) or (19) further including an original scanner (SCR) that reads an original image, generates image data, and supplies the image data to the image forming means (43). According to this, a document image can be copied.
[0057]
  (21The PWM output port destination that stops output according to the input port destination that has detected overcurrent can be set by software by rewriting the data in the DSP (FIG. 18). (23) or (24) above Switching power supply.
[0058]
  According to this, since the data in the DSP is rewritten to the PWM output port destination where the output is stopped according to the input port destination where the overcurrent is detected, there is no restriction on the wiring layout of the switching power supply board, and it can be freely done. There is an effect that it is possible to set the correspondence between the overcurrent signal input port or the A / D input port to which the current detection signal is applied and the PWM pulse output port.
[0059]
  Also, there is an effect of realizing flexible primary overcurrent protection control. Specifically, when the switching element for basic voltage output generates an overcurrent, not only the switching ON / OFF of the switching element but also the switching ON / OFF of the switching elements of other output voltage circuits are simultaneously stopped. Let When an overcurrent is generated in the switching element of the other output voltage circuit, there is an effect that flexible overcurrent protection control can be performed such that only switching ON / OFF of the switching element is stopped.
[0060]
  Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
[0061]
【Example】
  -1st Example-
  FIG. 1A shows an outline of an image forming apparatus incorporating a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. This image forming apparatus has a color printer PTR and an image scanner SCR, an automatic document feeder ADF, a sorter 11 and others, and is connected from a host PCa such as a personal computer (hereinafter referred to as a PC) to an IEEE1284-I / This is a system configuration in which print data (image information) is given through F and printed out (image output). The image forming apparatus shown in FIG. 1A is a digital color copying machine having a composite function, and can itself generate a copy of a document.
[0062]
  FIG. 1B shows an outline of the mechanism of a printer PTR that forms part of the digital color copying machine shown in FIG. The printer PTR of this embodiment is an electrophotographic laser scanning color printer, and includes a printer mechanism, a paper feeding device (bank), a double-side paper feeding device, and a post-processing device (sorter) 11. The laser scanner 3 of the printer PTR is supplied with image data divided into color components of Bk (black), Y (yellow), M (magenta), and C (shear) for each color unit. Each color unit is one image forming unit.
[0063]
  At the time of monochromatic recording, image data of one of the four colors is given to the laser scanner 3. The photosensitive member 1 is rotationally driven at a constant speed, charged by the main charger 2, and the charged position is adjusted to an appropriate potential by the quenching lamp QL. The laser scanner 3 scans and projects the laser modulated by the image data on the charging surface. Thereby, an electrostatic latent image corresponding to the image data is formed on the photoreceptor 1. The electrostatic latent image is developed by a developing device (Bk) having a developing toner of a color corresponding to an image formation designated color (for example, Bk) of the rotation positioning type developing device 4 to become a visible image, that is, a toner image. . The toner image is transferred to the transfer belt 6 by the transfer charger 5 and transferred to the transfer paper fed by the registration roller 7 by the transfer separation charger 8. The transfer paper carrying the toner image is transferred by the transport belt 9. It is sent to the fixing device 10.
[0064]
  The fixing device 10 fixes the toner image on the transfer paper to the transfer paper by heating and pressing. After the fixing, the transfer paper is discharged to the sorter 11. The surface of the photoreceptor after the transfer of the toner image is cleaned by the cleaning device 12. The surface of the transfer belt 6 that has been transferred is wiped with a cleaning blade 13. Reference numeral 14 denotes a reflection type optical sensor called a P sensor that detects the toner density on the surface of the photoreceptor, 15 denotes a reflection type optical sensor that detects a mark indicating the reference position of the transfer belt 6, and 16 denotes the temperature of the fixing roller. It is a temperature sensor to detect.
[0065]
  When two or more colors are overlaid (most typical is full-color recording), the above-described toner image formation on the photoreceptor 1 and transfer onto the transfer belt 6 are repeated for each color and transferred. The toner images of the respective colors are transferred on the belt 6 in a superimposed manner, and transferred onto the transfer paper after completing the overlapping transfer for the required colors.
[0066]
  FIG. 2 shows an outline of the electrical system of the image forming apparatus shown in FIG. The printer controller 20 is connected to a color printer PTR, an operation panel OPB that performs display for the operator and control of function setting input from the operator, a scanner SCR, an automatic document feeder ADF, and an IEEE 1284 Centro I / F 30 connected to the personal computer PCa. ing.
[0067]
  In FIG. 2, the elements of the printer PTR shown in FIG. 1 that require power supply for the progress of the image forming process are collectively shown as the engine load 42, and control of the image forming process and other controls in the printer are performed. The device is shown as an engine controller 43.
[0068]
  The printer controller 20 includes a CPU 21 as a main processor, an ASIC (Application Specific IC) 22 that performs system bus control and image processing, a ROM 23 that stores a control program for the CPU 21, and an NVRAM 24 that can retain data even when the power is turned off. , A DRAM (image memory) 25 capable of temporarily storing received data from the host PCa via the IEEE 1284 Centro I / F 30 and storing image image data formed based on the received data; and image data representing a character shape A font ROM 26 for converting character data to image data stored at the time of image formation, an operation panel I / F 27 for controlling / communication of the operation panel OPB, a scanner I / F 28, an engine controller 43, and an image data transmission. When a change is detected by detecting a change in the HLH signal given to the IEEE1284-I / F 30 from the host PCa and the IEEE1284-I / F 30 capable of communication conforming to the engine I / F29 and IEEE1284 A host ON / OFF detection circuit 31 that informs the CPU 21 via the ASI 22 is included.
[0069]
  The host ON / OFF detection circuit 31 changes the HLH signal of the host PCa (H: host power ON / L: host power OFF) from L (host power OFF) to H (host power ON) (host power ON) ) And when changing from H to L (the host power supply changes to OFF), this is notified to the CPU 21 via the ASI 22.
[0070]
  The printer controller 20 analyzes the print data which is image information from the host PCa which is an external device and a command for instructing printing, develops a bitmap into a state where the print data can be printed as output image data, and analyzes the print mode from the command. The operation is determined. The print data and command are received through the IEEE1284-I / F 30 and operated. Also, print data, document reading data, output image data processed for output, and compressed data obtained by compressing them are transferred to the host PCa via the printer controller 20 and stored or generated in the machine. can do.
[0071]
  The document scanner SCR condenses the reflected light of the lamp irradiation on the surface of the document on a light receiving element by a mirror and a lens. The light receiving element (CCD in this embodiment) is in a sensor board unit (hereinafter simply referred to as SBU) in the scanner SCR, and an image signal converted into an electrical signal in the CCD is a digital signal, After being converted into the read image data, it is output to the printer controller 20. The automatic document feeder ADF mounted on the scanner SCR feeds and discharges the document to and from the scanner SCR.
[0072]
  The printer controller 20 includes an image processing ASIC 22 that performs system bus control, image memory access control, control for image formation from the DRAM 25, and the like. The read image data of the scanner SCR is transferred to the ASIC 22, and the ASIC 22 corrects signal deterioration due to quantization of the optical system and the digital signal (signal deterioration of the scanner system: distortion of read image data due to scanner characteristics). The image data is written into the DRAM 25. Alternatively, the image data is converted into output image data by a processing system for printer output inside the ASIC 22 and given to the printer PTR via the engine I / F 28.
[0073]
  In other words, the ASIC 22 includes a job for storing the read image data in the DRAM 25 and reusing it, and a job for forming an image on the printer PTR without storing it in the memory. As an example of storing in the DRAM 25, when copying a plurality of original documents, there is a method of operating the scanner SCR only once, storing read image data in the DRAM 25, and reading the stored data a plurality of times. As an example in which the DRAM 25 is not used, when only one original is copied, the read image data may be processed as it is for printer output, so that it is not necessary to write to the DRAM 25.
[0074]
  First, when the DRAM 25 is not used, the ASIC 22 performs image quality processing for converting luminance data from the CCD into area gradation. The signal changed to the area gradation after the image quality processing is given to the printer PTR, and is given to the writing control through the image memory in the printer PTR. In the writing control, post-processing relating to dot arrangement and pulse control for reproducing dots are performed on the image forming unit 3 to form a reproduced image on the transfer paper.
[0075]
  When storing in the DRAM 25, the ASIC 22 performs access control of the DRAM 25, expansion of print data (character code / character bit conversion) of the external host PCa, and compression of image data for effective use of the memory. After data compression, the data is stored in the DRAM 25, and the stored data is read as necessary. The read data is expanded, returned to the original image data, subjected to image quality processing, and output to the printer PTR. That is, a visible image (toner image) is formed on the transfer paper.
[0076]
  In the flow of image data, the composite function of the digital copying machine is realized by the bus control of the ASIC 22. In each job, for example, a copy function and a printer output function, the ASIC 22 controls the allocation of the common bus use right to the scanner SCR, ASIC 22 and printer PTR.
[0077]
  Next, the energy saving mode of the printer PTR and the printer controller 20 will be described. In the printer PTR, there is a switching power supply device 41 that generates DC power from AC commercial power, and the generated DC power is supplied to the engine controller 43, the printer controller 20, and the engine load 42.
[0078]
  Here, if the DC power generated by the switching power supply 41 is +5 V and +24 V that can be controlled ON / OFF by the engine controller 43, and the main SW (not shown) as the main power switch is ON, the DC power is always turned on. + 5VE and + 24V are supplied to the engine controller 43 and the engine load 42, and + 5VE is supplied to the engine controller 43 and the printer controller 20. In normal operation, that is, in operation mode, all of + 5V, + 24V and + 5VE are in the ON state. In the energy saving mode, the switch 44 is turned OFF (OPEN) by the engine controller 43, and the power supply of + 5V and + 24V is stopped. Only a part of the controller 20 and the engine controller 43 is supplied with + 5VE power.
[0079]
  The power + 5VE supplied from the switching power supply 41 to the printer controller 20 is drawn to the power ON / OFF 34 in the printer controller 20. The power ON / OFF 34 includes two power ON / OFF relays (hereinafter simply referred to as power relays) and a relay driver that selectively turns them ON / OFF. A power ON / OFF controller 33 is provided for each relay driver. , ON (switch closed) / OFF (switch open) instruction signal is given. The switch contact piece of each power supply relay is connected to a power supply line to which power supply + 5VE is supplied from the power supply device 41, and power supply lines PS1 and PS2 are connected to the switch contact of each power supply relay.
[0080]
  The power supply line PS1 supplies power to the CPU 21, the ASIC 22, the program ROM 23, the host ON / OFF detection circuit 31, and the key operation detection circuit of the operation panel I / F 27. By this power supply, the host ON / OFF detection circuit 31 indicates that the logical sum of each HLH signal of the host PCa has changed from L to H (the host power supply has changed to ON), and the logical sum has changed from H to L. The CPU 21 can be notified of the change (the host power supply is changed to OFF) via the ASI 22. Similarly, the operation panel I / F 27 can notify the CPU 21 that a key operation has been performed. A signal line and an electric circuit for supplying these notification signals to the CPU 21 of the ASIC 22 are fed from the feed line PS1. Since the CPU 21 and the program ROM 23 are also supplied with power from the power supply line PS1, the CPU 21 operates according to the program in the program ROM 23 as long as the first power supply relay that connects the power supply line PS1 to + 5VE is ON.
[0081]
  When the main power switch for supplying commercial alternating current to the power supply device 41, that is, the main SW is turned on and the power supply device 41 generates power + 5VE, a power-on reset circuit (not shown) in the power ON / OFF 34 generates a reset signal. The power supply ON / OFF 34 resets (initializes) itself, thereby turning on only the first power supply relay connected to the first power supply line PS1. As a result, a power source + 5VE is added to the power source ON / OFF controller 33, CPU 21, ASIC 22, program ROM 23, and operation panel I / F 27 (in the key operation detection circuit), and each performs a power on reset operation to initialize itself. Turn into.
[0082]
  FIG. 3 shows an outline of the circuit configuration of the switching power supply device 41. A 100 V commercial AC voltage is applied to the DC conversion circuit 45 from the AC input terminals IN1 and IN2. The DC conversion circuit 45 includes an input filter that blocks high-frequency noise of the 100V commercial AC line from entering the power supply device 41 and prevents high-frequency noise generated by the power supply device 41 from leaking to the commercial AC line. The AC voltage is applied through this input filter to a rectifying / smoothing circuit including a full-wave rectifying diode bridge DB1 and a smoothing capacitor C1.
[0083]
  Further, the AC voltage is also applied to a starting circuit composed of a resistor R1 and a relay RA1. When an AC voltage is applied, the relay contact between the voltage input terminal Vcc of the digital control unit 48 constituted by the digital signal processor (DSP) of the relay RA1 and the diode D32 connected to the battery B1 is closed. As a result, the digital control unit 48 is activated to output the first PWM pulse to the driver DRIVE 11 of the first power supply circuit 46 and to output the second PWM pulse to the driver DRIVE 21 of the second power supply circuit 47. As a result, the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 enter an operating state, and generate voltages of about 24V and about 5V, respectively.
[0084]
  The DC voltage converted by the DC conversion circuit 45 is applied to the primary windings of the transformers TR11 and TR21 of the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47. When the switching elements FET11 and FET21 are turned on, the primary side ground is connected from the DC conversion circuit 45 through the primary windings, the switching elements, and the current value detection circuits ISEN11 and ISEN21.GCurrent flows through
[0085]
  FIG. 4 shows the configuration of the current value detection circuits ISEN11 and ISEN21. Since the switching element FET11 of the first power supply circuit 46 is for high load output that outputs DC 24V for mainly supplying power to the power load, the two FETs are connected in parallel. The current flowing through the FET 11 flows through the current detection resistor R11, and the voltage of the resistor R11 is proportional to the primary current. A capacitor C12 connected in parallel with the resistor R11 bypasses high frequency noise.
[0086]
  A constant voltage Vc generated by a constant voltage circuit (not shown) connected to a winding (not shown) of the transformer TR11 is added to a series circuit of resistors R12, R13, R14 of the comparison circuit (D13, R12-R14). Between the resistors R12 and R13, the diode D13 is connected to the resistor R11, and the voltage of the resistor 11, that is, the current detection signal is applied to the cathode of the diode D13. A base of a transistor Tr11 that is an LED driver is connected between the resistors R13 and R14. A constant voltage Vc is applied to the series circuit of the resistor R15, the light emitting diode LD11 of the insulating coupler 49, and the resistor R16, and the collector of the transistor Tr11 is connected to the light emitting diode LD11.
[0087]
  The potential between the resistors R12 and R13 of the comparison circuit is approximately the same as the voltage of the resistor 11, that is, the current detection signal level. When the primary winding current of the transformer TR11, that is, the primary current value flowing through the FET 11, is small, the base potential of the transistor Tr11 is low. Therefore, the transistor Tr11 is substantially off and the light emitting diode LD11 does not emit light substantially. When the primary current value flowing through the FET 11 becomes an overcurrent, the potential between the resistors R12 and R13 of the comparison circuit (the voltage of the resistor 11) rises, the base potential of the transistor Tr11 rises, and the transistor Tr11 becomes conductive. The light emitting diode LD11 emits light.
[0088]
  This light illuminates the phototransistor PT41 shown in FIG. 5 in the insulating coupler 49, whereby the phototransistor PT41 turns from off to on. The collector of the phototransistor PT41 is connected to the constant voltage Vcc through the resistor R41, and the signal line connected to the collector is an overcurrent detection signal line, which is a digital control unit (hereinafter referred to as a digital signal processor (DSP)). 48) is connected to the interrupt input port Iint1, so when the primary current of the transformer TR11 of the first power supply circuit 46 exceeds the set value, the overcurrent detection signal line (DSP) The interrupt input port Iint1) is lowered from the high level H (Vcc) to the low level L (secondary ground potential). This low level L is an interrupt request level.
[0089]
  Refer to FIG. 3 again. Since the second power supply circuit 47 has a low output that applies a constant low voltage of 5 V to the control circuit and the control element, the FET 21 is a single FET. The second power supply circuit 47 has a constant voltage output terminal (5V) and an energy saving power supply terminal (5VE) that supplies 5V even during energy saving standby.
[0090]
  A resistor R21 for current detection is connected in series with the FET 21 of the second power supply circuit 47. The circuit configuration and circuit operation of the current value detection circuit ISEN21 including the resistor R21 are the same as those of the current value detection circuit ISEN11.
[0091]
  In this embodiment, the light generated by the light emitting diode LD21 of the current value detection circuit ISEN21 also illuminates the phototransistor PT41. Therefore, when the primary current of the transformer TR21 of the second power supply circuit 47 exceeds the set value, The overcurrent detection signal line (DSP interrupt input port Iint1) drops from the high level H (Vcc) to the low level L (secondary ground potential) that is the interrupt request level.
[0092]
  Refer to FIG. 3 again. The drive circuit DRIV11 of the first power supply circuit 46 is connected to a PWM output port PWM11 that outputs a first PWM pulse that is a switching ON / OFF signal of the DSP 48. DRIV11, transformer TR11 and switching element FET11 constitute a primary side switch circuit, and the output voltage of DC conversion circuit 45 is chopped by switching in response to a PWM pulse, and pulsed through the primary winding of transformer TR11.
[0093]
  On the secondary side of the transformer TR11, there is an output circuit that converts a pulse voltage induced in the secondary winding into a direct current and outputs it. The output circuit includes diodes D11 and D12, choke coil CH11, secondary side overcurrent detection circuit ISEN12 that detects secondary side overcurrent, output voltage detection circuit VSEN11, and smoothing capacitor C11.
[0094]
  The secondary side overcurrent detection circuit ISEN12 is configured to convert the current flowing through the output circuit of the first power supply circuit 46 into a voltage (secondary current detection signal) corresponding to the magnitude of the current and output it, and is output from the ISEN12. The voltage (secondary current detection signal) is applied to the A / D conversion input port If11 of the DSP 48.
[0095]
  The output voltage detection circuit VSEN11 applies a voltage proportional to the output voltage Vout11 (24V) of the first power supply circuit 46 to the A / D conversion input port Vf11 of the DSP 48.
[0096]
  Further, the output circuit on the secondary side of the transformer TR21 of the second power supply circuit 47 has the same configuration as that of the first power supply circuit 46, but further, a power supply for supplying power to the DSP 48 is provided. This comprises a diode D31 connected to the tertiary winding of the transformer TR21, a capacitor C31, a constant voltage circuit CV31, and a backflow prevention diode D33. Connected between the power supply terminals Vcc and GND of the DSP 48 is a series circuit of a battery B1, a diode D32, and a contact that is opened and closed by a relay contact piece that is closed and driven by the relay RA1 of the starting circuit.
[0097]
  FIG. 5 shows the configuration of the DSP 48. In this example, an event manager is used for the PWM pulse generator 65. There are a plurality of PWM pulse output ports, and the CPU 61 loads the data defining the PWM pulse and the pulse duty addressed to each output port into the pulse generation control register in the PWM pulse generator 65. When this load occurs, the PWM pulse generator 65 generates a PWM pulse defined by the register data and outputs it from the PWM pulse output port. In this embodiment, each PWM pulse is output from the two PWM pulse output ports PWM11 and PWM21 to the switching drivers DRIVE11 and DRIVE21. Data defining the period and duty of each PWM pulse is set in the pulse generator 65 by the CPU 61.
[0098]
  The A / D converter 68 in the DSP 48 includes a feedback signal representing the output current (If11), the output voltage (Vf11) and the circuit temperature (TEM) of the first power supply circuit 46, and the output current ( If21) and a feedback signal representing the output voltage (Vf21) is applied. The A / D converter 68 converts the feedback signal applied to the designated input channel into digital data under the control (instruction) of the CPU 61 via the interface 67, and latches it in its output register. A conversion completion signal is generated.
[0099]
  In response to this conversion completion signal, the CPU 61 reads feedback digital data (A / D conversion data), calculates the PWM pulse duty for setting the output voltage of the power supply circuit to the set voltage (24V, 5V), and Is written to the pulse generator 65, or the output current abnormality of the power supply circuit is detected or the first power supply circuit 46 is overheated.
[0100]
  A program for performing the above-described operation or processing of the CPU 61 is written in the EEPROM 62. The RAM 63 is used for temporary storage or storage of data.
[0101]
  Refer to FIG. 3 again. When the commercial AC voltage is turned on, that is, input from IN1 and IN2, the current flows to the relay RA1 of the starting circuit via the resistor R1 by the DC voltage rectified by the diode bridge DB1, and the voltage of the battery B1 is supplied to the power supply of the DSP 48. The contact RA1 for applying to the voltage input terminal Vcc is turned on. As a result, the operating voltage is supplied to the DSP 48, the DSP 48 is activated, and the CPU 61 performs the control operation shown in FIG. 6A in accordance with the program of the EEPROM 62.
[0102]
  That is, referring to FIG. 6A, when the operating voltage is applied to the CPU 61, the internal and external registers and input / output ports are set in a standby state (initialization: step 1), and the PWM pulse applied to the pulse generator 65 is obtained. In the PWM register which is an output register for storing data defining (period and duty), an initial value (PWM pulse period, first reference value defining duty for 24V output, and duty for 5V output) Is written (step 2). These data are written on the CPU operation program in the EEPROM 62. In the following, when the step number or symbol is entered in parentheses, the word “step” is omitted, and only the step number or symbol is entered.
[0103]
  Next, the CPU 61 resets the interrupt register of the pulse generator 65 and writes the data of the PWM register to the PWM pulse generation control register of the pulse generator 65 (3). The pulse generator 65 starts generating (outputting) PWM pulses based on the data that has been written. When the level of the interrupt signal line PDPINT of the pulse generator 65 becomes L, the pulse generator 65 sets its PWM pulse output port to high impedance (output circuit cutoff), thereby turning off the FET (11/21), and the pulse The generator 65 sets its internal output prohibition flag to 1 indicating prohibition, and continues high impedance as long as this 1 is present. However, when the interrupt register of the pulse generator 65 is reset, 1 of this output prohibition flag is set. It means clearing to 0, which indicates the prohibition release.
[0104]
  Next, the CPU 61 starts a program timer with a 200 μsec time limit (4) and permits a timer interrupt in response to the time over (5). The CPU 61 further permits an external interrupt in response to a change from the level H to L of the interrupt signal line PDPINT of the pulse generator 65 (6). Then, until the operating voltage to the CPU 61 runs out, that is, until the commercial AC power supply stops, an infinite loop waiting for the occurrence of an interrupt is entered (7).
[0105]
  Reference is now made to FIG. Thereafter, when the 200 μsec timer expires, the CPU 61 proceeds to the timer interrupt (TII) shown in FIG. 6B, restarts the 200 μsec timer (21), and sets the input voltage channel of the A / D converter 68. , No. Set to 0 to instruct A / D conversion to the A / D converter 68 (22), and permit an interrupt in response to the completion of A / D conversion (23). The A / D converter 68 has an input port No. The digital conversion of the analog signal of 0, that is, the feedback signal (Vf21) representing the output voltage of the second power supply circuit 47 is started, and when this is completed, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to this end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG.
[0106]
  In response to the interrupt (AD1) shown in FIG. 7, the CPU 61 corresponds to the input port (channel) of the A / D conversion that has just been completed (31-34). If it is 0, “5V output control” (35) 1 is “24V output control” (36), no. 2 for “5V secondary overcurrent protection” (37), 3 is “24V secondary overcurrent protection” (38), When it is 4, “overheat protection control” (38) is executed.
[0107]
  FIG. 8 shows the content of “5V output control” (35). When proceeding to this, the CPU 61 reads the data (the output voltage data of the second power supply circuit 47) converted by the A / D converter 68 into the register Vf21 (41), and is it over the set value Rf5V (overvoltage)? Is checked (42). If the output voltage data read this time is less than the set value Rf5V, an error amount with respect to 5V of the output voltage data read this time is calculated, the error amount is converted into a PWM pulse duty, and data defining this pulse duty is calculated (43), It is updated and written in the PWM register set in the CPU 61 or RAM 63, and the data in the PWM register is written in the PWM pulse generation control register of the pulse generator 65 (44). As a result, the PWM pulse output from the pulse generator 65 to the pulse output port PWM21 changes to a duty for reducing the error amount of the output voltage to zero. This is feedback control of the output voltage of the second power supply circuit 47.
[0108]
  When the output voltage of the second power supply circuit 47 is equal to or higher than the set value Rf5V (overvoltage), the CPU 61 writes data of PWM duty 0% in the PWM register (47). Thereby, all the pulse outputs of the pulse generator 65 are stopped, and the FET 11 and the FET 21 are turned off. Next, the CPU 61 prohibits all interrupts permitted to itself (48). As a result, the CPU 61 enters an operation stop state (infinite loop), the DSP 48 stops operating until the AC voltage is interrupted once and turned on again, and both the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 operate. Stop and no output.
[0109]
  When the duty of the PWM pulse (PWM 21) is updated as described above instead of the above-described overvoltage, the CPU 61 changes the No. of the A / D conversion input channel. 1 is designated and A / D conversion is instructed to the A / D converter 68 (45), and an interrupt in response to the completion of A / D conversion is permitted (46). The A / D converter 68 has an input port No. The digital conversion of the analog signal of 1, that is, the feedback signal (Vf11) representing the output voltage of the first power supply circuit 46 is started, and when this conversion is completed, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to this end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG. 7, and proceeds from step 32 in FIG. 7 to “24V output control” (36).
[0110]
  FIG. 9 shows the content of “24V output control” (36). This content is the same as the above-mentioned “5V output control” (35), and the PWM pulse (PWM11) given to the driver FET 11 of the first power supply circuit 46 so that the output voltage of the first power supply circuit 46 becomes the set value 24V. ) Is similarly feedback controlled (51-54). If the output voltage of the first power supply circuit 46 is an overvoltage, the DSP 48 stops driving the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 and stops the control operation (57, 58). When the output voltage of the first power supply circuit 46 is not an overvoltage and the duty of the PWM pulse (PWM 11) is updated, the CPU 61 changes the A / D conversion input channel No. 2 is designated and A / D conversion is instructed to the A / D converter 68 (55), and an interrupt in response to the completion of the A / D conversion is permitted (56). The A / D converter 68 has an input port No. Digital conversion of the analog signal 2, that is, the feedback signal (If 21) representing the output current of the second power supply circuit 47 is started, and when this conversion is completed, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to this end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG. 7, and then proceeds from step 33 in FIG. 7 to “5V secondary overcurrent protection” (37).
[0111]
  FIG. 10 shows the content of “5V secondary side overcurrent protection” (37). When proceeding to this, the CPU 61 reads the data converted by the A / D converter 68 (output current data of the first power supply circuit 46) into the register If21 (61), which is equal to or higher than the set value Rf5Vi (overcurrent). Is checked (62). If it is equal to or greater than the set value Rf5Vi, the DSP 48 stops driving the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 and stops the control operation (65, 66). When the current is not overcurrent, the CPU 61 determines the A / D conversion input channel No. 3 is designated to instruct A / D conversion to the A / D converter 68 (63), and an interrupt in response to the completion of the A / D conversion is permitted (64). The A / D converter 68 has an input port No. The digital conversion of the analog signal 3, that is, the feedback signal (If 11) representing the output current of the first power supply circuit 46 is started, and when this is completed, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to this end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG. 7, and then proceeds from step 34 of FIG. 7 to “24V secondary side overcurrent protection” (38).
[0112]
  The content of “24V secondary side overcurrent protection” (38) is the same as the content of “5V secondary side overcurrent protection” (37) described above. If the output current (If11) of the second power supply circuit 47 is normal in the “24V secondary side overcurrent protection” (38), the CPU 61 determines whether the A / D conversion input channel No. 4 is designated, A / D conversion is instructed to the A / D converter 68, and an interrupt in response to completion of the A / D conversion is permitted. The A / D converter 68 has an input port No. The digital conversion of the analog signal No. 4, that is, the temperature detection signal (THM) of the thermistor TH provided in the first power supply circuit 46 is started, and when this is finished, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to the end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG. 7, and proceeds from step 34 in FIG. 7 to “overheat protection control” (39).
[0113]
  FIG. 11 shows the content of “overheat protection control” (39). When proceeding to this, the CPU 61 reads the data (temperature detection data of the thermistor TH) converted by the A / D converter 68 into the register TEM (81), and checks whether it is equal to or higher than the set value RfTEM (overtemperature). (82). If it is equal to or greater than the set value RfTEM, the DSP 48 stops driving the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 and stops the control operation (85, 86). When the temperature is not overtemperature, the CPU 61 determines the A / D conversion input channel No. 0 is designated to instruct the A / D converter 68 to perform A / D conversion (83), and an interrupt in response to the completion of A / D conversion is permitted (84). The A / D converter 68 has an input port No. The digital conversion of the analog signal of 0, that is, the feedback signal (Vf21) representing the output voltage of the second power supply circuit 47 is started, and when this is completed, an end signal (conversion data read ready) is generated. In response to this end signal, the CPU 61 proceeds to an A / D conversion end interrupt (ADI) shown in FIG. 7, and then proceeds from step 31 in FIG. 7 to “5V output control” (35). The contents of the “5V output control” (35) are as described above.
[0114]
  As described above, the reading of the feedback signal (A / D conversion), the updating of the PWM pulse duty, the detection of the output overcurrent, and the detection of overheating are repeated in a predetermined order. These series, that is, FIG. 6B. 7 and steps 31 to 39 of “A / D conversion end interrupt” (AD1) shown in FIG. 7 is less than 200 μsec. Therefore, this series of processes is performed by the 200 μsec timer. Complete before over. When the 200 μsec timer expires, the CPU 61 executes again the timer interrupt (TII) shown in (b) of FIG. Thereby, the control period of the CPU 61 is substantially 200 μsec. The PWM pulse has a frequency of about 100 KHz.
[0115]
  Through the above control operation of the CPU 61, the DSP 48 generates a PWM pulse for turning on / off the switching element FET21 so that the output voltage value of the output voltage circuit VSEN21 input to the port Vf21 becomes a predetermined voltage, and supplies it to the drive circuit DRIV21. Output. The switching element FET21 is driven ON / OFF via the drive circuit DRIV21, and the transformer TR21 is excited. Then, the AC voltages induced in the secondary coil and the tertiary coil are rectified and smoothed, respectively, and a DC voltage (5V, 5VE, Vcc) is output. The DSP 48 always continues the ON duty calculation of switching ON / OFF and the pulse output of the duty so that the output voltage value (Vf21) becomes a predetermined voltage value 5V.
[0116]
  Similarly, the DSP 48 calculates a switching signal for turning on / off the switching element FET11 so that the output voltage value of the output voltage circuit VSEN11 input to the port Vf11 becomes a predetermined voltage 24V, and outputs it to the drive circuit DRIV11. The switching element FET11 is turned on / off via the drive circuit DRIV11, and the transformer TR11 is excited. The DSP 48 always continues the ON duty calculation of switching ON / OFF and the pulse output of the duty so that the output voltage value (Vf11) becomes a predetermined voltage value 24V.
[0117]
  Here, an operation flow when an overcurrent flows through the switching element FET11 or FET21 will be described.
[0118]
  FIG. 6C shows the contents of the external interrupt processing (PDI) of the CPU 61 when an overcurrent flows through the FET 11 or FET 21. As described above, when an overcurrent flows through the FET 11 or FET 21, the light emitting diode LD11 or LD21 shown in FIG. 4 emits light, the phototransistor P41 shown in FIG. 5 is turned on, and the signal PDPINT of the interrupt input port Iint1 of the DSP 48 is changed. , The high level H changes to the interrupt request level L. Then, after a delay of 3 to 4 clock cycles of the operating frequency of the CPU 61, the pulse generator 65 (event manager) sets the PWM output ports PWM11 and PWM21 in a hardware high impedance state and holds this output prohibit flag (1-bit data). ) Is set (H = 1), and a register for storing data for determining a PWM pulse period and a pulse duty is cleared. As a result, the PWM output ports PWM11 and PWM21 are in a switching ON / OFF stop state (output cutoff). As a result, the outputs of the drive drive circuits DRIV11 and DRIVE21 also shift to the OFF state, and the switching elements FET11 and FET21 are turned OFF.
[0119]
  The CPU 61 proceeds to the external interrupt (PDI) in FIG. 6C, but there is a delay of several μs until the execution of the interrupt program is started. In this interrupt processing, the output prohibition flag of the pulse generator 65 is canceled (cleared to 0) (25), data for PWM pulse output is set in the register of the pulse generator 65, and pulse output is started. (26). It takes several μs to execute this interrupt program. Through the above processing, the overcurrent flowing through the primary side switching elements FET11 and FET21 can be accurately detected by pulse-by-pulse, and protection control can be performed to prevent the switching power supply device, particularly the switching element from being destroyed or damaged. it can.
[0120]
  -Second Example-
  The configuration of the DSP 48 used in the second embodiment is shown in FIG. The configurations of the first power supply circuit 46 and the second power supply circuit 47 of the switching power supply device 41 of the second embodiment are the same as those shown in FIGS. However, the light emitting diode LD11 of the primary current detection circuit ISEN11 of the first power supply circuit 46 is coupled to the first insulating coupler 49 shown in FIG. 12 and irradiates the phototransistor PT41 with light. The light emitting diode LD21 of the primary current detection circuit ISEN21 of the second power supply circuit 47 is coupled to the second insulating coupler 50 and irradiates the phototransistor PT51 with light.
[0121]
  In the first embodiment described above, since only one input port (Iint1) is detected at the time of overcurrent detection, output of all PWM outputs is stopped even if an overcurrent is generated by any one switching element. Then, the drive circuits DRIVE11 and DRIVE21 are turned off.
[0122]
  On the other hand, in the second embodiment, the DSP 48 includes a plurality of overcurrent detection input ports Iint1 and Iint2, and individually provides an overcurrent signal to the drive circuit DRIVE11, The DRIVE 21 unit is intended to protect the switching element from overcurrent. That is, in the second embodiment, the same number of primary side current value detection circuits (ISEN11 + 49, ISEN21 + 50) as the PWM ports (PWM11, PWM21), and the input port for inputting the overcurrent detection signal of the primary side current value detection circuit ( Iint1, Iint2).
[0123]
  The DSP 48 shown in FIG. 12 includes two pulse generators 65 and 71. These functions are the same as those of the pulse generator shown in FIG. The outline of the control operation of the CPU 61 is the same as that of the first embodiment. However, in detail, the data defining the PWM pulse (PWM11) to be given to DRIVE 11 is set only in the pulse generator 65, and when the external interrupt signal PDPINT1 = L is generated, only the pulse generator 65 is generated by the interrupt 1. The aforementioned interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6) is performed. Similarly, the data defining the PWM pulse (PWM21) to be given to DRIVE 21 is set only in the pulse generator 71, and when the external interrupt signal PDPINT2 = L is generated, only the pulse generator 71 is caused by the interrupt 2 by the interrupt 2 described above. Interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6) is performed.
[0124]
  -Third Example-
  FIG. 13 shows a DSP 48 used in the third embodiment. This is obtained by adding an OR gate 76 to the DSP 48 shown in FIG. Only the primary overcurrent signal (PDPINT2 = L) of the second power supply circuit 47 is applied to the pulse generator 71, while the primary overcurrent signal of the first power supply circuit 46 is applied to the pulse generator 65. In addition to (PDPINT1 = L), the primary side overcurrent signal (PDPINT2 = L) of the second power supply circuit 47 is also applied through the OR gate 76. As a result, when the first power supply circuit 46 of 24 V output becomes a primary overcurrent, the switching element FET11 of the first power supply circuit 46 is turned off, but the switching element FET21 of the second power supply circuit 47 is kept on.
[0125]
  However, when the 5V output second power supply circuit 47 becomes a primary overcurrent, both the switching elements FET21 and FET11 of the second power supply circuit 47 and the first power supply circuit 46 are turned off. In accordance with this, when the second power supply circuit 47 becomes a primary overcurrent, the CPU 61 performs the above-described interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6) for the pulse generators 71 and 65 in response thereto. However, when the first power supply circuit 46 becomes a primary overcurrent, in response thereto, only the pulse generator 65 performs the above-described interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6).
[0126]
  By adding the OR gate 76, flexible primary overcurrent protection control can be realized in this way. In this embodiment, when the second power supply circuit 47 is for basic voltage output and the switching element FET21 generates an overcurrent, the switching element FET1 is not only turned on / off, but also the first power supply for power. The switching ON / OFF of the switching element FET11 of the circuit 46 is also stopped simultaneously. When an overcurrent is generated in the switching element FET11 of the first power supply circuit 46, flexible overcurrent protection control is realized in which only switching ON / OFF of the switching element FET11 is stopped.
[0127]
  -Fourth embodiment-
  In the fourth embodiment, primary side current detection circuits ISEN11 and ISEN21 shown in FIG. 14 are used. These detection circuits ISEN11 and ISEN21 output an analog detection signal (current signal) representing the primary side current level, and supply it to the A / D conversion input ports Id11 and Id21 of the DSP 48 shown in FIG.
[0128]
  In the DSP 48 shown in FIG. 15, the A / D converter 72 converts the current signal of the port Id11 into digital data and latches it into its output latch. At the same time as this latching, a conversion end signal is given to the digital comparator 73. The A / D converter 72 repeats the above-described conversion operation at a high speed while the first PWM pulse (PW11) A is at a level for instructing switching-on. Similarly, the A / D converter 74 converts the current signal of the port Id21 into digital data and latches it in its output latch. At the same time as this latch, a conversion end signal is supplied to the digital comparator 75. The A / D converter 74 repeats the above-described conversion operation at a high speed while the second PWM pulse (PW21) B is at a level for instructing switching on.
[0129]
  The CPU 61 sets (latches) data representing the first threshold Rf24Vpi for primary overcurrent determination of the first power supply circuit 46 in the digital comparator 73, and the second power supply circuit 47 in the digital comparator 75. The data representing the second threshold value Rf5Vpi for primary side overcurrent determination is set (latched).
[0130]
  The digital comparator 73 constantly generates an H determination output, but the conversion data of the A / D converter 72 when the A / D converter 72 gives a conversion end signal is equal to or higher than the first threshold value Rf24Vpi. Only when it is, the determination output is changed to L. This L is given to the pulse generator 65 and the CPU 61 as an interrupt request signal PDPINT1 = L, and these 65 and 61 operate in the same manner as in the second embodiment shown in FIG.
[0131]
  Similarly, the digital comparator 75 constantly generates a determination output of H, but the conversion data of the A / D converter 74 when the A / D converter 74 gives a conversion end signal is the second. Only when the threshold value is Rf5Vpi or higher, the determination output is switched to L. This L is given to the pulse generator 71 and the CPU 61 as an interrupt request signal PDPINT2 = L, and these 71 and 61 operate in the same manner as in the second embodiment shown in FIG.
[0132]
  In the fourth embodiment, the voltage value converted outputs from the current value detection circuits ISEN11 and ISEN21 are always input to the Id11 and Id21 terminals of the DSP 48, and the DSP 48 stores the operation program stored in the EEPROM of the CPU 61 in hardware. This is compared with the set first threshold value Rf24Vpi and second threshold value Rf5Vpi. These threshold values Rf24Vpi and Rf5Vpi are in a threshold register set on the operation program of the DSP 48, and the threshold value can be changed by rewriting it.
[0133]
  -Fifth embodiment-
  FIG. 16 shows a DSP 48 used in the fifth embodiment. This is obtained by adding an OR gate 76 to the DSP 48 shown in FIG. Only the primary overcurrent signal (PDPINT2 = L) of the second power supply circuit 47 is applied to the pulse generator 71, while the primary overcurrent signal of the first power supply circuit 46 is applied to the pulse generator 65. In addition to (PDPINT1 = L), the primary side overcurrent signal (PDPINT2 = L) of the second power supply circuit 47 is also applied through the OR gate 76. As a result, when the first power supply circuit 46 of 24 V output becomes a primary overcurrent, the switching element FET11 of the first power supply circuit 46 is turned off, but the switching element FET21 of the second power supply circuit 47 is kept on.
[0134]
  However, when the 5V output second power supply circuit 47 becomes a primary overcurrent, both the switching elements FET21 and FET11 of the second power supply circuit 47 and the first power supply circuit 46 are turned off. In accordance with this, when the second power supply circuit 47 becomes a primary overcurrent, the CPU 61 performs the above-described interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6) for the pulse generators 71 and 65 in response thereto. However, when the first power supply circuit 46 becomes a primary overcurrent, in response thereto, only the pulse generator 65 performs the above-described interrupt processing (PDI: (c) of FIG. 6).
[0135]
  -Sixth Example-
  FIG. 17 shows a DSP 48 used in the sixth embodiment. This is the one in which an OR gate 76 is added to the DSP 48 shown in FIG. 15 and the number of pulse generators is 65, but the primary overcurrent signal (PDPINT1 = L) of the first power circuit 46 and the second power circuit Any of the 47 primary side overcurrent signals (PDPINT2 = L) is supplied to the pulse generator 65 through the OR gate 76. The function of generating the primary side overcurrent signal (PDPINT1 = L, PDPINT2 = L) is the same as that of the DSP 48 shown in FIG. 15, but the control operation of the CPU 61 is that of the first embodiment shown in FIGS. It is the same.
[0136]
  -Seventh Example-
  FIG. 18 shows a DSP 48 used in the seventh embodiment. This is obtained by adding a data selector (selection gate) 77-80 to the DSP 48 shown in FIG. 15. Which of these selector inputs is used as the selector output, the CPU 61 gives selection specifying data to each selector. Determined by Thereby, the PWM output port destination (PWM11, PWM21) whose output is stopped in accordance with the input port destination (Id11, Id21) in which the overcurrent is detected can be set in software by rewriting the selection designation data in the DSP 48. Therefore, there is no restriction on the wiring layout of the switching power supply substrate, and the A / D input ports Id11 and Id21 (or the overcurrent signal input ports Iint1 and Iint2) to which the current detection signal is applied freely and the PWM pulse output ports PW11, It is possible to set the correspondence of PW21.
[0137]
  Further, flexible primary overcurrent protection control can be realized. For example, when the switching element for basic voltage output generates an overcurrent, not only the switching ON / OFF stop of the switching element but also the switching ON / OFF of the switching elements of other output voltage circuits are simultaneously stopped. When an overcurrent is generated in the switching element of the other output voltage circuit, flexible overcurrent protection control can be performed in which only switching ON / OFF of the switching element is stopped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing an external appearance of an image forming apparatus including a printer PTR equipped with a power supply device 41 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows an outline of an image forming mechanism of the printer PTR. It is a block diagram.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of an electrical system of the image forming apparatus shown in FIG.
3 is a block diagram showing a configuration of a switching power supply device 41 of the first embodiment shown in FIG. 2;
4 is an electric circuit diagram showing a configuration of primary current detection circuits ISEN11 and ISEN21 shown in FIG. 3;
5 is a block diagram showing a configuration of a digital control unit 48 shown in FIG.
6 is a flowchart showing a control operation of a CPU 61 shown in FIG. 5, in which (a) shows a main routine and (b) and (c) show interrupt processing.
7 is a flowchart showing an interrupt process of the CPU 61 shown in FIG. 5 in response to the end of A / D conversion by the A / D converter 68. FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing the content of “5V output control” (35) shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a flowchart showing the content of “24V output control” (36) shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of “5V secondary side overcurrent protection” (37) shown in FIG. 7;
FIG. 11 is a flowchart showing the contents of “overheat protection control” (39) shown in FIG. 7;
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a DSP 48 used in the second embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a DSP 48 used in the third embodiment.
FIG. 14 is an electric circuit diagram showing a configuration of primary side current detection circuits ISEN11 and ISEN21 used in the fourth embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a DSP 48 used in the fourth embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a DSP 48 used in the fifth embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a DSP 48 used in the sixth embodiment.
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a DSP 48 used in the seventh embodiment.
[Explanation of symbols]
PCa: PC PTR: Color printer
OPB: Operation panel SCR: Document scanner
ADF: Automatic document feeder 1: Photoconductor
2: Main charger 3: Laser scanner
4: Development device 5: Transfer charger
6: Transfer belt 7: Registration roller
8: Transfer separation charger 9: Conveyor belt
10: Fixing device 11: Sorter
12: Cleaning device 13: Cleaning blade
14: Optical sensor 15: Optical sensor
16: Temperature sensor 41: Switching power supply
PS1 to PS3: Feed line IN1, IN2: AC input terminal
45: DC converter circuit DB1: Full-wave rectifier diode bridge
RA1: Relay 46: First power supply circuit
DRIVE11: Driver 47: Second power supply circuit
DRIVE21: Driver
ISEN11, ISEN21: Current value detection circuit
VSEN11, VSEN21: Output voltage detection circuit
ISEN12, ISEN22: Secondary side overcurrent detection circuit

Claims (20)

トランス,該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路,該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路、および、前記PWMパルスを発生するデジタル処理のパルス発生器とそれにPWMパルスを規定するデータを与えるCPUを含むデジタル信号処理装置、を備える電源装置の、
前記1次側回路のオン電流を電流検出抵抗に通して該抵抗に定電圧を、該電流検出抵抗とは別の抵抗およびダイオードを介して該定電圧から前記電流検出抵抗へ通電可につないで、前記別の抵抗とダイオードの間の電圧に比例する電圧を、発光素子と光電変換素子を含むフォトカプラの該発光素子に通電する発光ドライバに印加して、光電変換素子の受光信号を過電流信号として、前記デジタル信号処理装置に与え、該デジタル信号処理装置の前記パルス発生器が該過電流信号に応答してそのスイッチングオン出力を止める、過電流保護方法。
A transformer, a primary side circuit that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to a PWM pulse, a secondary side circuit that rectifies a voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplies power to a load; and A digital signal processing device including a digital processing pulse generator for generating a PWM pulse and a CPU for providing data defining the PWM pulse to the digital processing pulse generator,
Wherein a constant voltage to the resistor through the on-current of the primary circuit the current detection resistor, by connecting the constant-voltage through another resistor and diode and said current sense resistor energizing friendly to the current detection resistor , a voltage proportional to the voltage between said further resistor and a diode, is applied to the light emitting driver for energizing the light emitting element of a photocoupler including a light emitting element and the photoelectric conversion element, a light reception signal of the photoelectric conversion element over An overcurrent protection method in which a current signal is supplied to the digital signal processing device, and the pulse generator of the digital signal processing device stops its switching-on output in response to the overcurrent signal.
前記過電流信号は前記デジタル信号処理装置に対する割込み信号であり、前記パルス発生器が該割込み信号に応答してそのスイッチングオン出力を止め、その後前記CPUが前記パルス発生器によるパルス出力を再開し、前記デジタル信号処理装置がパルスバイパルスにて前記1次側回路のスイッチング給電の保護制御を行う、請求項1に記載の過電流保護方法。 The overcurrent signal is an interrupt signal for the digital signal processing device, the pulse generator stops its switching-on output in response to the interrupt signal, and then the CPU restarts the pulse output by the pulse generator, The overcurrent protection method according to claim 1, wherein the digital signal processing device performs protection control of switching power supply of the primary circuit by pulse-by-pulse . トランス,該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路,該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路、および、前記PWMパルスを発生するデジタル処理のパルス発生器とそれにPWMパルスを規定するデータを与えるCPUを含むデジタル信号処理装置、を備える電源装置の、
前記1次側回路のオン電流を電流検出抵抗に通して該抵抗に定電圧を、該電流検出抵抗とは別の抵抗およびダイオードを介して該定電圧から前記電流検出抵抗へ通電可につないで、前記別の抵抗とダイオードの間の電圧に比例する電圧を、前記デジタル信号処理装置に与え、該デジタル信号処理装置において該電圧をデジタルデータに変換し、該デジタルデータが設定値以上のとき過電流信号を発生し、前記パルス発生器が該過電流信号に応答してそのスイッチングオン出力を止める、過電流保護方法。
A transformer, a primary side circuit that supplies switching power to the primary winding of the transformer in response to a PWM pulse, a secondary side circuit that rectifies a voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplies power to a load; and A digital signal processing device including a digital processing pulse generator for generating a PWM pulse and a CPU for providing data defining the PWM pulse to the digital processing pulse generator,
Wherein a constant voltage to the resistor through the on-current of the primary circuit the current detection resistor, by connecting the constant-voltage through another resistor and diode and said current sense resistor energizing friendly to the current detection resistor , a voltage proportional to the voltage between said further resistor and a diode, provided in the digital signal processing apparatus, the voltage is converted into digital data in the digital signal processor,-out preparative the digital data is larger than a predetermined value the overcurrent signal is generated, the pulse generator Ru stop its switching oN output in response to the overcurrent signal, the overcurrent protection method.
前記CPUが前記過電流信号に応答して、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、該パルス発生器にPWMパルス発生を再開させる、請求項3記載の過電流保護方法。The overcurrent protection method according to claim 3 , wherein, after the CPU stops the switching-on output in response to the overcurrent signal, the pulse generator restarts the PWM pulse generation. 前記パルス発生器は、前記過電流信号に応答してPWMパルス出力ポートをハイインピーダンスとしてこれを保持し;前記CPUが前記過電流信号に応答して割込み処理を開始してこの割込み処理により、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、パルス発生器のハイインピーダンスの保持を解除し前記レジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する;請求項1,2,3又は4記載の過電流保護方法。  In response to the overcurrent signal, the pulse generator maintains the PWM pulse output port as high impedance; the CPU starts an interrupt process in response to the overcurrent signal, and the interrupt process causes the 5. The overcurrent according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein after the pulse generator stops switching on output, the high impedance of the pulse generator is released and data for PWM pulse output is set in the register. Protection method. トランス
該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路
該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路
前記1次側回路のオン電流を検出する電流検出抵抗;
定電圧ラインと前記電流検出抵抗との間を接続する、前記電流検出抵抗とは別の抵抗とダイオードとの直列回路であって、前記定電圧ラインから前記別の抵抗および前記ダイオードをこの順に通して前記定電圧ラインの定電圧を前記電流検出抵抗へ向けて通電可に印 加する直列回路;
発光素子と光電変換素子を含み、該発光素子の発光による該光電変換素子の光電変換信号を過電流信号として発生するフォトカプラ;
前記別の抵抗とダイオードの間の電圧が上昇すると前記発光素子に通電して発光させる発光ドライバ;および、
前記PWMパルスを発生し前記過電流信号に応答してPWMパルス出力を止めるパルス発生器および該パルス発生器にPWMパルス出力のためのデータを与えるCPU、を含むデジタル信号処理装置
を備える電源装置。
Transformer ;
A primary circuit for switching power supply to the primary winding of the transformer in response to a PWM pulse ;
A secondary circuit for rectifying the voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplying power to the load ;
A current detection resistor for detecting an on-current of the primary side circuit ;
A series circuit of a resistor and a diode different from the current detection resistor, connected between a constant voltage line and the current detection resistor, wherein the other resistor and the diode are passed in this order from the constant voltage line. a series circuit of indicia addition to energizing friendly towards the constant voltage of the constant voltage line to the current detection resistor Te;
A photocoupler including a light emitting element and a photoelectric conversion element, and generating a photoelectric conversion signal of the photoelectric conversion element by light emission of the light emitting element as an overcurrent signal;
A light emitting driver for energizing the light emitting element to emit light when a voltage between the another resistor and the diode increases; and
A digital signal processing device comprising: a pulse generator that generates the PWM pulse and stops the PWM pulse output in response to the overcurrent signal ; and a CPU that supplies the pulse generator with data for PWM pulse output ;
A power supply device comprising:
前記電源装置は、前記トランス,1次側回路,2次側回路,電流検出抵抗,発光素子および発光ドライバをそれぞれが備える第1および第2回路を備え;前記フォトカプラの光電変換素子は、第1および第2回路の発光素子のいずれからも受光し;前記デジタル信号処理装置の、前記パルス発生器は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し、前記光電変換素子からの過電流信号に応答して第1および第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;請求項6に記載の電源装置。 The power supply device includes first and second circuits each including the transformer, a primary side circuit, a secondary side circuit, a current detection resistor, a light emitting element, and a light emitting driver; the photoelectric conversion element of the photocoupler includes 1 and also received from each of the light-emitting element of the second circuit; of the digital signal processing apparatus, the pulse generator generates the first and second PWM pulses applied to the first and second circuits, the photoelectric is intended to stop the first and second PWM pulses output in response to the overcurrent signal from the conversion element, wherein the CPU, the pulse generator data for the first and second PWM pulse output give; power supply device according to claim 6. 前記電源装置は、前記トランス,1次側回路,2次側回路,電流検出抵抗,フォトカプラおよび発光ドライバをそれぞれが備える第1および第2回路を備え;前記デジタル信号処理装置の、前記パルス発生器は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し第1回路からの第1の過電流信号に応答して第1のPWMパルス出力を止め、第2回路からの第2の過電流信号に応答して第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;請求項6に記載の電源装置。 The power supply device includes first and second circuits each including the transformer, a primary side circuit, a secondary side circuit, a current detection resistor, a photocoupler, and a light emitting driver; and the pulse generation of the digital signal processing device vessel, the first stop a PWM pulse output in response to the first over-current signal from the first circuit generates the first and second PWM pulses applied to the first and second circuit, the second circuit And stopping the second PWM pulse output in response to the second overcurrent signal, wherein the CPU provides data for the first and second PWM pulse outputs to the pulse generator ; 6. The power supply device according to 6 . トランス;
該トランスの1次巻線にPWMパルスに応答してスイッチング給電する1次側回路;
該トランスの2次巻線に発生する電圧を整流し負荷に給電する2次側回路;
前記1次側回路のオン電流を検出する電流検出抵抗;
定電圧ラインと前記電流検出抵抗との間を接続する、前記電流検出抵抗とは別の抵抗とダイオードとの直列回路であって、前記定電圧ラインから前記別の抵抗および前記ダイオードをこの順に通して前記定電圧ラインの定電圧を前記電流検出抵抗へ向けて通電可に印加する直列回路;
および、
前記別の抵抗とダイオードの間の電圧に比例する電圧をデジタルデータに変換するA/D変換手段,該デジタルデータが表す値が設定値以上になると過電流信号を発生する比較手段,前記PWMパルスを発生し前記過電流信号に応答してPWMパルス出力を止めるパルス発生器、および、該パルス発生器にPWMパルス出力のためのデータを与えるCPU、を含むデジタル信号処理装置
を備える電源装置。
Trance;
A primary circuit for switching power supply to the primary winding of the transformer in response to the PWM pulse;
A secondary circuit for rectifying the voltage generated in the secondary winding of the transformer and supplying power to the load;
A current detection resistor for detecting an on-current of the primary side circuit;
A series circuit of a resistor and a diode other than the current detection resistor, connected between a constant voltage line and the current detection resistor, wherein the other resistor and the diode are passed in this order from the constant voltage line. A series circuit for applying a constant voltage of the constant voltage line toward the current detection resistor so as to be energized;
and,
A / D conversion means for converting a voltage proportional to the voltage between the other resistor and the diode into digital data, a comparison means for generating an overcurrent signal when a value represented by the digital data exceeds a set value, and the PWM pulse A digital signal processor comprising: a pulse generator that generates a pulse and stops PWM pulse output in response to the overcurrent signal ; and a CPU that provides the pulse generator with data for PWM pulse output ;
A power supply device comprising:
前記電源装置は、前記トランス,1次側回路,2次側回路,電流検出抵抗,直列回路および比較手段をそれぞれが備える第1および第2回路を備え;前記デジタル信号処理装置の、前記パルス発生器は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し第1および第2回路からの過電流信号のいずれにも応答して第1および第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;請求項9に記載の電源装置。 The power supply device includes first and second circuits each including the transformer, a primary side circuit, a secondary side circuit, a current detection resistor, a series circuit, and comparison means; the pulse generation of the digital signal processing device vessel is one in response to the first and second PWM pulse output also overcurrent signals from the first and second circuit generates the first and second PWM pulses applied to the first and second circuit 10. The power supply device according to claim 9 , wherein the CPU supplies data for first and second PWM pulse output to the pulse generator . 前記電源装置は、前記トランス,1次側回路,2次側回路,電流検出抵抗,直列回路お よび比較手段をそれぞれが備える第1および第2回路を備え;前記デジタル信号処理装置の、前記パルス発生器は、第1および第2回路に与える第1および第2のPWMパルスを発生し、第1回路からの第1の過電流信号に応答して第1のPWMパルス出力を止め、第2回路からの第2の過電流信号に応答して第2のPWMパルス出力を止めるものであり、前記CPUは、第1および第2のPWMパルス出力のためのデータを前記パルス発生器に与える;請求項9に記載の電源装置。 The power supply, the transformer, the primary circuit, the secondary circuit, a current detection resistor, comprising first and second circuits each comprising comparing means and our series circuit; of the digital signal processing apparatus, the pulse generator, the first and second PWM pulses applied to the first and second circuit generates, stopping the first PWM pulse output in response to the first over-current signal from the first circuit, the second Stopping the second PWM pulse output in response to a second overcurrent signal from the circuit , the CPU providing data for the first and second PWM pulse outputs to the pulse generator ; The power supply device according to claim 9 . 前記パルス発生器は、第1回路からの第1の過電流信号に応答して第1のPWMパルス出力を止め、第2回路からの第2の過電流信号に応答して第1および第2のPWMパルス出力を止める;請求項8又は11に記載の電源装置。 The pulse generator stops the first PWM pulse output in response to the first overcurrent signal from the first circuit, and the first and second in response to the second overcurrent signal from the second circuit. The power supply apparatus according to claim 8 or 11, wherein the PWM pulse output is stopped . 第1回路は、電力消費が大きい高負荷に給電するための高い直流電圧を出力する高パワー電源回路であり、第2回路は、電力消費が小さい制御回路および素子に給電するための低い直流電圧を出力する低パワー電源回路である、請求項7,請求項8,請求項10,請求項11又は請求項12記載の電源装置。The first circuit is a high power power supply circuit that outputs a high DC voltage for supplying power to a high load that consumes a large amount of power, and the second circuit is a low DC voltage for supplying power to a control circuit and elements that consume less power. The power supply device according to claim 7, claim 10, claim 11, or claim 12 , wherein the power supply device is a low-power power supply circuit that outputs. 前記第2回路は、省エネ待機時には負荷がオフされる電圧出力端と、省エネ待機時にも負荷が継続してオンである省エネ待機給電端を有する、請求項13記載の電源装置。  The power supply device according to claim 13, wherein the second circuit has a voltage output terminal at which the load is turned off at the time of energy saving standby and an energy saving standby power supply terminal at which the load is continuously turned on at the time of energy saving standby. 前記CPUが前記過電流信号に応答して、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、該パルス発生器にPWMパルス発生を再開させる;請求項6,請求項7,請求項8,請求項9,請求項10,請求項11,請求項12,請求項13又は請求項14に記載の電源装置。  7. The CPU restarts PWM pulse generation after the CPU is responsive to the overcurrent signal and the pulse generator stops switching on output; The power supply device according to claim 9, claim 10, claim 11, claim 12, claim 13, or claim 14. 前記パルス発生器は、前記過電流信号に応答してPWMパルス出力ポートをハイインピーダンスとしてこれを保持し;前記CPUが前記過電流信号に応答して割込み処理を開始してこの割込み処理により、前記パルス発生器がスイッチングオン出力を止めた後に、パルス発生器のハイインピーダンスの保持を解除し前記レジスタにPWMパルス出力のためのデータを設定する;請求項15記載の電源装置。  In response to the overcurrent signal, the pulse generator maintains the PWM pulse output port as high impedance; the CPU starts an interrupt process in response to the overcurrent signal, and the interrupt process causes the 16. The power supply device according to claim 15, wherein after the pulse generator stops switching on output, the high impedance of the pulse generator is released and data for PWM pulse output is set in the register. 請求項6乃至請求項16のいずれか1つに記載の電源装置;および、該電源装置から給電され、画像データが表す画像を形成する画像形成手段;を含む画像形成装置。The power supply device according to any one of claims 6 to 16; and is powered from a power supply device, an image forming means for forming an image represented by the image data; image forming apparatus including a. 請求項14に記載の電源装置;該電源装置から給電され画像データが表す画像を形成する画像形成手段;ならびに、省エネ待機時には、前記電源装置の第1回路から画像形成手段への給電、および、第2回路の電圧出力端から画像形成手段への給電を遮断するスイッチ手段;を含む画像形成装置。  The power supply device according to claim 14; image forming means for forming an image represented by image data supplied from the power supply device; and power supply from the first circuit of the power supply device to the image forming means during energy saving standby; and An image forming apparatus comprising: switch means for cutting off power supply from the voltage output terminal of the second circuit to the image forming means. 更に、外部から与えられる印刷情報を画像データに変換して前記画像形成手段に与えるプリンタコントローラを含む請求項17又は請求項18記載の画像形成装置。  19. The image forming apparatus according to claim 17, further comprising a printer controller that converts print information given from outside into image data and supplies the image data to the image forming means. 更に、原稿画像を読取って画像データを生成して前記画像形成手段に与える原稿スキャナを含む請求項17,請求項18又は請求項19記載の画像形成装置。  20. The image forming apparatus according to claim 17, further comprising a document scanner that reads a document image, generates image data, and supplies the image data to the image forming unit.
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