JP6210324B2

JP6210324B2 - 省エネ電源回路

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Publication number: JP6210324B2
Application number: JP2014132382A
Authority: JP
Inventors: 一暢入谷
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP2016012955A

Description

本発明は、省エネ電源回路に関するものである。

各種電子機器では、消費電力を低減するために、省電力モードが設けられている。そのような電子機器の電源回路は、通常モード時に電力供給を行うメイン電源回路、および省電力モード時に電力供給を行うサブ電源回路を有し、制御回路が、通常モードと省電力モードとの間の動作モード変更時に、電力供給に使用する電源回路を切り替えている（例えば特許文献１参照）。

その他、ある電源装置では、省電力モードから通常モードへ復帰する際に、１つの負荷に対して２つのコンバーターを使用して電力供給を短時間で再開できるようにしている（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−１７７６７６号公報特開２００８−０７９３７６号公報

しかしながら、上述のようにして電力供給に使用する電源回路を切り替える場合、電源回路の切り替えに起因して負荷側で誤動作が発生しないようにする必要があり、そのために回路規模が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、負荷側での回路規模を大きくすることなく、省電力モードと通常モードとの間での動作モード変更時に、電力供給する電源回路（コンバーターなど）を切り替えることができる省エネ電源回路を得ることを目的とする。

本発明に係る省エネ電源回路は、通常モードおよび省電力モードの両方で動作する第１電源回路と、前記通常モードで動作し前記省電力モードでは停止する第２電源回路と、前記通常モードで動作し前記省電力モードでは停止し、前記第２電源回路とは異なる出力電圧の第３電源回路と、前記第１電源回路の出力ラインおよび前記第２電源回路の出力ラインを接続され、負荷に電力供給する単一の電源ラインと、前記第１電源回路の出力ライン上に設けられた第１整流素子と、前記第２電源回路の出力ライン上に設けられた第２整流素子と、前記通常モードから前記省電力モードへの動作モード変更時に前記第２電源回路の動作を停止させ、前記省電力モードから前記通常モードへの動作モード変更時に前記第２電源回路の動作を再開させる制御回路と、前記第２電源回路および前記第３電源回路と商用電源との間のリレーとを備える。前記第１電源回路の出力電圧および前記第２電源回路の出力電圧は、前記負荷が動作可能な許容電圧範囲内の電圧であり、前記第１電源回路の出力電圧は、前記第２電源回路の出力電圧より低い。そして、前記制御回路は、（ａ）前記第１整流素子と前記第１電源回路との間の、前記第１電源回路の出力ラインから給電され、（ｂ）前記通常モードから前記省電力モードへの動作モード変更時には、前記第２電源回路の動作を停止させるとともに、前記リレーで前記第２電源回路および前記第３電源回路と商用電源との間を遮断し、前記省電力モードから前記通常モードへの動作モード変更時には、前記リレーによる回路遮断を解除し、（ｃ）当該省エネ電源回路の起動時には、前記第１電源回路の出力ラインからの給電の開始後に、前記リレーによる回路遮断を解除する。

本発明によれば、負荷側での回路規模を大きくすることなく、省電力モードと通常モードとの間での動作モード変更時に、電力供給する電源回路（コンバーターなど）を切り替えることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る省エネ電源回路を示す回路図である。図２は、図１に示す省エネ電源回路の起動時の動作について説明するタイミングチャートである。図３は、図１に示す省エネ電源回路の動作モード変更時の動作について説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る省エネ電源回路を示す回路図である。図１に示す省エネ電源回路１は、画像形成装置に内蔵されている。

図１において、省エネ電源回路１は、商用電源に接続され、また、画像形成装置内部の印刷装置２、画像読取装置３、コントローラー４などに電力供給を行う。

省エネ電源回路１は、画像形成装置内の２４Ｖ系の負荷および５Ｖ系の負荷に電力供給を行う。２４Ｖ系の負荷としては、印刷装置２内の現像装置、定着器など、画像読取装置３内の撮像素子、その制御回路など、その他、各種モーターなどがある。また、５Ｖ系の負荷としては、画像形成装置内の内部デバイス（印刷装置２、画像読取装置３など）を制御したり各種画像処理を行うコントローラー４、各種センサーなどがある。

なお、コントローラー４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで構成されている。

また、省エネ電源回路１は、動作モードを通常モードと省電力モードとの間で変更することができる。省電力モードでは、２４Ｖ系の負荷はすべて動作を停止し、５Ｖ系のうち、コントローラー４を含む所定のデバイス（通信デバイス、操作パネルなど）以外は、動作を停止する。

なお、省電力モードでは、ネットワークからのデータ待ち受け、操作パネルからの操作待ち受けなどの動作のみが実行されるため、消費電力は比較的低い。

省エネ電源回路１では、ダイオードブリッジなどの整流回路１１が、リレー１２を介して商用電源に接続され、整流回路１１の出力側がコンバーター１３，１４に接続されている。コンバーター１３は、直流出力電圧２４Ｖで、２４Ｖ系の負荷に対して電力供給を行う電源回路であり、コンバーター１４は、所定の直流出力電圧Ｖ２で、５Ｖ系の負荷に対して電力供給を行う電源回路である。コンバーター１３，１４は、通常モードで動作し省電力モードでは停止する。

また、ダイオードブリッジなどの整流回路１５が、商用電源に接続され、整流回路１５の出力側がコンバーター１６に接続されている。コンバーター１６は、所定の直流出力電圧Ｖ１で、５Ｖ系の負荷に対して電力供給を行う電源回路である。コンバーター１６は、通常モードおよび省電力モードの両方で動作する。

コンバーター１３，１４，１６は、例えばスイッチングレギュレーターである。

そして、コンバーター１４の出力ライン１７には、ダイオード１８が設けられており、コンバーター１６の出力ライン１９には、ダイオード２０が設けられており、ダイオード１８，２０のカソード側において、出力ライン１７，１９が５Ｖ系の負荷へ電力供給するための単一の電源ライン２１に接続されている。

コンバーター１４の出力電圧およびコンバーター１６の出力電圧は、５Ｖ系の負荷が動作可能な許容電圧範囲内の電圧となっており、さらに、コンバーター１６の出力電圧Ｖ１は、コンバーター１４の出力電圧Ｖ２より低く設定されている。例えば、コンバーター１６の出力電圧Ｖ１は、負荷への印加電圧が５．０Ｖとなるように設定され、コンバーター１４の出力電圧Ｖ２は、負荷への印加電圧が５．１Ｖとなるように設定される。

コンバーター１６は、コンバーター１４に比べ、出力定格電力が低く設計されており、内部の半導体、トランス、コンデンサ容量などが小さくて済むため、省電力モード時のように消費電力が少ない場合には、内部での損失が少なくなり効率が高くなる。

例えば、画像形成装置では、コンバーター１４の定格出力が６０Ｗ程度に、コンバーター１６の定格出力が１０Ｗ程度に設計される。

制御回路２２は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、コンバーター１３，１４，１６の出力電圧を所定の電圧に制御する。さらに、制御回路２２は、通常モードから省電力モードへの動作モード変更時にコンバーター１３，１４の動作を停止させ、省電力モードから通常モードへの動作モード変更時にコンバーター１３，１４の動作を再開させる。

また、制御回路２２は、通常モードから省電力モードへの動作モード変更時には、コンバーター１３，１４の動作を停止させた後に、リレー１２でコンバーター１３，１４と商用電源との間を遮断する。

なお、制御回路２２には、コンバーター１６の出力ライン１９から電力が供給される。

次に、上記省エネ電源回路１の動作について説明する。

（１）起動時の動作

図２は、図１に示す省エネ電源回路の起動時の動作について説明するタイミングチャートである。

図示せぬメインパワースイッチがオンされると、ＡＣ商用電源に、リレー１２および整流回路１５が接続される。

これにより、コンバーター１６が動作を開始し、５Ｖ系の負荷へ電力を供給する（タイミングＴ１）。この時点では、リレー１２によって、整流回路１１がＡＣ商用電源に接続されておらず、コンバーター１３，１４は動作していない。

そして、コンバーター１６による５Ｖ系の負荷への電力供給が開始されると、制御回路２２が動作を開始し、リレー１２による回路遮断を解除する。

これにより、コンバーター１３，１４が動作を開始し、２４Ｖ系の負荷へ電力供給が開始されるとともに、コンバーター１４による５Ｖ系の負荷への電力供給が開始される（タイミングＴ２）。

具体的には、コンバーター１４の出力電圧Ｖ２は、コンバーター１６の出力電圧Ｖ１より高いため、ダイオード２０の順方向電圧がターンオン電圧より低くなり、コンバーター１６から５Ｖ系の負荷への電流は流れなくなる。

このため、コンバーター１４が動作を開始すると、５Ｖ系の負荷への電力供給は、特別な制御を行うことなく、コンバーター１６からコンバーター１４へと自動的に切り替わる。

このとき、ダイオード２０によって、コンバーター１４の出力電流がコンバーター１６へ流れ込むことが防止されている。また、ダイオード１８によって、メインパワーオフ時に、コンバーター１６の出力電流がコンバーター１４へ流れ込むことで、コンバーター１６の出力電圧Ｖ１が急峻に低下し、５Ｖ系の負荷に対する出力電圧が急峻に低下することが防止されている。

（２）動作モード変更時の動作

図３は、図１に示す省エネ電源回路の動作モード変更時の動作について説明するタイミングチャートである。

まず、動作モードが通常モードから省電力モードへ変更される場合、制御回路２２は、リレー１２で商用電源への接続を遮断し（タイミングＴ１１）、コンバーター１３，１４の動作を停止させる。

これにより、５Ｖ系の負荷への電力供給は、コンバーター１４からコンバーター１６へ自動的に切り替わり、省電力モードでは、コンバーター１６によって電力供給が行われる。

このとき、ダイオード１８によって、コンバーター１６の出力電流がコンバーター１４へ流れ込むことが防止されている。

その後、通信デバイスでのデータ受信、操作パネルでのユーザー操作の検出などの所定のイベントが検出され、動作モードが省電力モードから通常モードへ変更される場合、制御回路２２は、リレー１２による回路遮断を解除する（タイミングＴ１２）。

これにより、コンバーター１３，１４が動作を開始し、２４Ｖ系の負荷へ電力供給が開始されるとともに、５Ｖ系の負荷への電力供給は、コンバーター１６からコンバーター１４へ自動的に切り替わる。

このとき、ダイオード２０によって、コンバーター１４の出力電流がコンバーター１６へ流れ込むことが防止されている。

以上のように、上記実施の形態によれば、コンバーター１６は、通常モードおよび省電力モードの両方で動作し、コンバーター１４は、通常モードで動作し省電力モードでは停止する。そして、コンバーター１４，１６の出力ライン１７，１９上にはダイオード１８，２０が設けられており、コンバーター１４の出力ライン１７およびコンバーター１６の出力ライン１９が、単一の電源ライン２１に接続され、単一の電源ライン２１によって、負荷に電力が供給される。

これにより、負荷側での回路規模を大きくすることなく、省電力モードと通常モードとの間での動作モード変更時に、電力供給する電源回路（コンバーターなど）を自動的に切り替えることができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、動作モードが通常モードから省電力モードへ変更される場合、制御回路２２は、リレー１２で商用電源への接続を遮断してから、コンバーター１３，１４の動作を停止させているが、コンバーター１３，１４の動作を停止させた後に、リレー１２で商用電源への接続を遮断させるようにしてもよい。

本発明は、例えば、画像形成装置の電源回路に適用可能である。

１省エネ電源回路
１２リレー
１３コンバーター（第３電源回路の一例）
１４コンバーター（第２電源回路の一例）
１６コンバーター（第１電源回路の一例）
１７，１９出力ライン
１８ダイオード（第２整流素子の一例）
２０ダイオード（第１整流素子の一例）
２１電源ライン
２２制御回路

Claims

省エネ電源回路において、
通常モードおよび省電力モードの両方で動作する第１電源回路と、
前記通常モードで動作し前記省電力モードでは停止する第２電源回路と、
前記通常モードで動作し前記省電力モードでは停止し、前記第２電源回路とは異なる出力電圧の第３電源回路と、
前記第１電源回路の出力ラインおよび前記第２電源回路の出力ラインを接続され、負荷に電力供給する単一の電源ラインと、
前記第１電源回路の出力ライン上に設けられた第１整流素子と、
前記第２電源回路の出力ライン上に設けられた第２整流素子と、
前記通常モードから前記省電力モードへの動作モード変更時に前記第２電源回路の動作を停止させ、前記省電力モードから前記通常モードへの動作モード変更時に前記第２電源回路の動作を再開させる制御回路と、
前記第２電源回路および前記第３電源回路と商用電源との間のリレーと、
を備え、
前記第１電源回路の出力電圧および前記第２電源回路の出力電圧は、前記負荷が動作可能な許容電圧範囲内の電圧であり、
前記第１電源回路の出力電圧は、前記第２電源回路の出力電圧より低く、
前記制御回路は、
（ａ）前記第１整流素子と前記第１電源回路との間の、前記第１電源回路の出力ラインから給電され、
（ｂ）前記通常モードから前記省電力モードへの動作モード変更時には、前記第２電源回路の動作を停止させるとともに、前記リレーで前記第２電源回路および前記第３電源回路と商用電源との間を遮断し、前記省電力モードから前記通常モードへの動作モード変更時には、前記リレーによる回路遮断を解除し、
（ｃ）当該省エネ電源回路の起動時には、前記第１電源回路の出力ラインからの給電の開始後に、前記リレーによる回路遮断を解除すること、
を特徴とする省エネ電源回路。