JPH07170729A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JPH07170729A JPH07170729A JP5311454A JP31145493A JPH07170729A JP H07170729 A JPH07170729 A JP H07170729A JP 5311454 A JP5311454 A JP 5311454A JP 31145493 A JP31145493 A JP 31145493A JP H07170729 A JPH07170729 A JP H07170729A
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- switching
- frequency
- power supply
- circuit
- load
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 システムの省電力制御に伴なって、電源の負
荷電力が大幅に変化する場合に、軽負荷時の電源内部の
エネルギ−損失を減らす。 【構成】 待機時と定常負荷時で発振器の周波数を切り
換え、待機時には定常負荷時に比べて、スイッチングの
繰り返し周波数を下げる。周波数の切り換えは、システ
ム側で制御するか、又は電源内に設置した自動切換回路
で、負荷の大きさを識別して実行する。電源投入時に
は、定常負荷に対応する高い周波数に初期設定する。
荷電力が大幅に変化する場合に、軽負荷時の電源内部の
エネルギ−損失を減らす。 【構成】 待機時と定常負荷時で発振器の周波数を切り
換え、待機時には定常負荷時に比べて、スイッチングの
繰り返し周波数を下げる。周波数の切り換えは、システ
ム側で制御するか、又は電源内に設置した自動切換回路
で、負荷の大きさを識別して実行する。電源投入時に
は、定常負荷に対応する高い周波数に初期設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源装置
に関し、特に、それを使用するシステム、例えばファク
シミリ，複写機，レ−ザプリンタ等の待機状態における
消費電力の低減に関する。
に関し、特に、それを使用するシステム、例えばファク
シミリ，複写機，レ−ザプリンタ等の待機状態における
消費電力の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保護の為にエネルギーの
無駄使いは許されない社会情勢であり、待機時の消費電
力低減は重要な課題となっている。例えば、米国環境保
護局（ＥＰＡ）は、コンピュ−タ，ＣＲＴディスプレィ
及びプリンタの消費電力を待機時に３０Ｗ以下に抑える
ことを奨励している。また、スウェ−デンの公的機関で
あるＮＵＴＥＫは、ＣＲＴディスプレィに対してＥＰＡ
よりも更に厳しい基準を策定している。
無駄使いは許されない社会情勢であり、待機時の消費電
力低減は重要な課題となっている。例えば、米国環境保
護局（ＥＰＡ）は、コンピュ−タ，ＣＲＴディスプレィ
及びプリンタの消費電力を待機時に３０Ｗ以下に抑える
ことを奨励している。また、スウェ−デンの公的機関で
あるＮＵＴＥＫは、ＣＲＴディスプレィに対してＥＰＡ
よりも更に厳しい基準を策定している。
【０００３】現在のコンピュ−タ，ＣＲＴディスプレ
ィ，プリンタ等のシステムは、定常動作時にかなり大き
な定格電力を消費するので、上記のような規制に従って
システムを構成する場合、システムの消費電力は、定常
動作時と待機時とで非常に大きく変化することになる。
ィ，プリンタ等のシステムは、定常動作時にかなり大き
な定格電力を消費するので、上記のような規制に従って
システムを構成する場合、システムの消費電力は、定常
動作時と待機時とで非常に大きく変化することになる。
【０００４】ところで、コンピュ−タ，ＣＲＴディスプ
レィ，プリンタ等のシステムにおいては、従来より電源
としてスイッチング電源装置を利用している。この種の
スイッチング電源装置は、一定の発振周波数に同期して
電力のスイッチングを実施するとともに、スイッチング
のデュ−ティ制御によって、負荷電圧又は電流を一定に
維持するように構成される。また、スイッチング電源装
置は、それを使用するシステム装置の定常動作時の負荷
条件で最適な動作をする様に設計される。このように設
計された固定周波数スイッチング電源装置の変換効率
は、システムの定常動作時の負荷条件では７０〜８０％
以上の高い値を維持出来るため、エネルギーの無駄使い
は少ない。
レィ，プリンタ等のシステムにおいては、従来より電源
としてスイッチング電源装置を利用している。この種の
スイッチング電源装置は、一定の発振周波数に同期して
電力のスイッチングを実施するとともに、スイッチング
のデュ−ティ制御によって、負荷電圧又は電流を一定に
維持するように構成される。また、スイッチング電源装
置は、それを使用するシステム装置の定常動作時の負荷
条件で最適な動作をする様に設計される。このように設
計された固定周波数スイッチング電源装置の変換効率
は、システムの定常動作時の負荷条件では７０〜８０％
以上の高い値を維持出来るため、エネルギーの無駄使い
は少ない。
【０００５】ところが、システムの待機時にその消費電
力低減動作によって負荷電流が小さくなると、スイッチ
ング電源装置の変換効率は大幅に低下する。特に、負荷
電流が定常動作時の１０分の１以下になると、極端に変
換効率が低下する。従って、システム装置が待機中の時
には、電源装置の内部損失がシステム装置全体の消費電
力の大半を占める結果となるため、電源装置の変換効率
低下が、システム装置全体の消費電力低減の妨げとな
る。
力低減動作によって負荷電流が小さくなると、スイッチ
ング電源装置の変換効率は大幅に低下する。特に、負荷
電流が定常動作時の１０分の１以下になると、極端に変
換効率が低下する。従って、システム装置が待機中の時
には、電源装置の内部損失がシステム装置全体の消費電
力の大半を占める結果となるため、電源装置の変換効率
低下が、システム装置全体の消費電力低減の妨げとな
る。
【０００６】このため、例えば「日経エレクトロニク
ス」１９９３年９年１３日号のＰ１０３，Ｐ１２７で指
摘されているように、電力容量が小さい補助電源を、電
源回路本体とは別に用意しなければ、待機時の電源装置
の損失を低減できない。
ス」１９９３年９年１３日号のＰ１０３，Ｐ１２７で指
摘されているように、電力容量が小さい補助電源を、電
源回路本体とは別に用意しなければ、待機時の電源装置
の損失を低減できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】電力容量が小さい補助
電源を主電源とは別に設け、システム装置の待機時は主
電源装置の動作を停止させることにより、待機時に電源
の損失を低減し、システム全体の消費電力を大幅に低減
しうる。しかしながら、補助電源を新たに設置すると、
電源装置の大幅なコスト上昇は避けられない。
電源を主電源とは別に設け、システム装置の待機時は主
電源装置の動作を停止させることにより、待機時に電源
の損失を低減し、システム全体の消費電力を大幅に低減
しうる。しかしながら、補助電源を新たに設置すると、
電源装置の大幅なコスト上昇は避けられない。
【０００８】従って本発明は、小負荷時に電源自体の損
失を低減するとともに、電源装置のコスト上昇を抑制す
ることを課題とする。
失を低減するとともに、電源装置のコスト上昇を抑制す
ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、周波数がほぼ一定の信号を出力する発
振手段（７）；入力電力をスイッチングして出力に伝達
するスイッチング手段（２）；該スイッチング手段の出
力電圧もしくは出力電流と、前記発振手段が出力する信
号とに基づいて、デュ−ティが制御されたパルス信号を
生成し該パルス信号を前記スイッチング手段に印加する
制御手段（８，９，１２）；を備えるスイッチング電源
装置において：前記スイッチング手段に印加されるパル
ス信号の繰り返し周波数を少なくとも２段階に切り換え
る、周波数切り替え手段（１３）；及び前記周波数切り
替え手段に周波数の切り換えを指示する信号を印加する
制御端子（２０）；を設ける。
め、本発明では、周波数がほぼ一定の信号を出力する発
振手段（７）；入力電力をスイッチングして出力に伝達
するスイッチング手段（２）；該スイッチング手段の出
力電圧もしくは出力電流と、前記発振手段が出力する信
号とに基づいて、デュ−ティが制御されたパルス信号を
生成し該パルス信号を前記スイッチング手段に印加する
制御手段（８，９，１２）；を備えるスイッチング電源
装置において：前記スイッチング手段に印加されるパル
ス信号の繰り返し周波数を少なくとも２段階に切り換え
る、周波数切り替え手段（１３）；及び前記周波数切り
替え手段に周波数の切り換えを指示する信号を印加する
制御端子（２０）；を設ける。
【００１０】また請求項２では、負荷電力が定常状態よ
りも小さい時に、前記制御端子を制御して、前記スイッ
チング手段に印加されるパルス信号の繰り返し周波数
を、定常状態よりも低くする周波数低減手段（３５）を
設ける。
りも小さい時に、前記制御端子を制御して、前記スイッ
チング手段に印加されるパルス信号の繰り返し周波数
を、定常状態よりも低くする周波数低減手段（３５）を
設ける。
【００１１】また請求項３では、電源装置の起動時に、
前記制御端子を制御して、前記スイッチング手段に印加
されるパルス信号の繰り返し周波数を、高く設定する初
期化手段（３１）を設ける。
前記制御端子を制御して、前記スイッチング手段に印加
されるパルス信号の繰り返し周波数を、高く設定する初
期化手段（３１）を設ける。
【００１２】また請求項４では、スイッチング電源装置
内部の動作状態を監視して、負荷電力の大小を検出し、
その検出結果に応じて前記制御端子を制御する待機状態
自動識別手段（１８）を設ける。
内部の動作状態を監視して、負荷電力の大小を検出し、
その検出結果に応じて前記制御端子を制御する待機状態
自動識別手段（１８）を設ける。
【００１３】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。
【００１４】
【作用】一般に、スイッチング電源装置は、発振回路，
スイッチング回路，及び出力の安定化のためにスイッチ
ング回路のスイッチングのタイミングを制御するデュ−
ティ制御回路を備える。この種のスイッチング電源装置
における電力の損失は、ほとんどが、スイッチング素子
及びその周辺に設置されるスナバ−回路によって生じる
が、損失の大きさは、スイッチング周波数に概ね比例す
る傾向にある。しかし、スイッチング周波数が低い場
合、負荷電力が大きい時には、トランスで磁気飽和が生
じ動作が不安定になる。磁気飽和をなくするには、トラ
ンスを大型化しなければならない。
スイッチング回路，及び出力の安定化のためにスイッチ
ング回路のスイッチングのタイミングを制御するデュ−
ティ制御回路を備える。この種のスイッチング電源装置
における電力の損失は、ほとんどが、スイッチング素子
及びその周辺に設置されるスナバ−回路によって生じる
が、損失の大きさは、スイッチング周波数に概ね比例す
る傾向にある。しかし、スイッチング周波数が低い場
合、負荷電力が大きい時には、トランスで磁気飽和が生
じ動作が不安定になる。磁気飽和をなくするには、トラ
ンスを大型化しなければならない。
【００１５】本発明では、スイッチング手段に印加され
るパルス信号の繰り返し周波数を少なくとも２段階に切
り換える、周波数切り替え手段とそれに周波数の切り換
えを指示する信号を印加する制御端子を設けてあるの
で、必要に応じて、スイッチング周波数の切り換えを実
施することができる。即ち、負荷が小さい時には、トラ
ンスの磁気飽和が生じる危険がないので、スイッチング
周波数を下げることにより、電源の変換効率を上げるこ
とができ、システム全体の消費電力を下げることができ
る。
るパルス信号の繰り返し周波数を少なくとも２段階に切
り換える、周波数切り替え手段とそれに周波数の切り換
えを指示する信号を印加する制御端子を設けてあるの
で、必要に応じて、スイッチング周波数の切り換えを実
施することができる。即ち、負荷が小さい時には、トラ
ンスの磁気飽和が生じる危険がないので、スイッチング
周波数を下げることにより、電源の変換効率を上げるこ
とができ、システム全体の消費電力を下げることができ
る。
【００１６】請求項２においては、周波数低減手段（３
５）の制御によって、負荷電力が定常状態よりも小さい
時に、前記制御端子を制御して、前記スイッチング手段
に印加されるパルス信号の繰り返し周波数が、定常状態
よりも低く設定される。
５）の制御によって、負荷電力が定常状態よりも小さい
時に、前記制御端子を制御して、前記スイッチング手段
に印加されるパルス信号の繰り返し周波数が、定常状態
よりも低く設定される。
【００１７】また請求項３では、初期化手段（３１）の
制御によって、電源装置の起動時に、前記制御端子を制
御して、前記スイッチング手段に印加されるパルス信号
の繰り返し周波数が高く設定される。初期状態では、負
荷電力が小さいとは限らないので、周波数が低いと、ト
ランスの磁気飽和が生じ電源供給動作が不安定になる可
能性があるが、この発明では、電源装置の起動時には、
確実に周波数が高く設定される（定常負荷時の周波数）
ので、安定した動作が実現する。
制御によって、電源装置の起動時に、前記制御端子を制
御して、前記スイッチング手段に印加されるパルス信号
の繰り返し周波数が高く設定される。初期状態では、負
荷電力が小さいとは限らないので、周波数が低いと、ト
ランスの磁気飽和が生じ電源供給動作が不安定になる可
能性があるが、この発明では、電源装置の起動時には、
確実に周波数が高く設定される（定常負荷時の周波数）
ので、安定した動作が実現する。
【００１８】また請求項４では、待機状態自動識別手段
（１８）がスイッチング電源装置内部の動作状態を監視
して、負荷電力の大小を検出し、その検出結果に応じて
前記制御端子を制御するので、電源を省電力制御するた
めの制御回路を、システム本体側に設置する必要がな
い。
（１８）がスイッチング電源装置内部の動作状態を監視
して、負荷電力の大小を検出し、その検出結果に応じて
前記制御端子を制御するので、電源を省電力制御するた
めの制御回路を、システム本体側に設置する必要がな
い。
【００１９】
【実施例】一実施例の電源装置の回路構成を図１に示
す。概略でいうと、図１に示す電源装置は、一般的な固
定周波数スイッチング電源回路に、周波数切り替え回路
６，フォトカプラ１３，及び周波数切り替え制御端子２
０を付加した構成になっている。制御端子２０には、図
示しない外部のシステムコントロ−ラから、二値信号が
周波数切り替え信号１４として印加される。
す。概略でいうと、図１に示す電源装置は、一般的な固
定周波数スイッチング電源回路に、周波数切り替え回路
６，フォトカプラ１３，及び周波数切り替え制御端子２
０を付加した構成になっている。制御端子２０には、図
示しない外部のシステムコントロ−ラから、二値信号が
周波数切り替え信号１４として印加される。
【００２０】この電源装置の動作を説明する。直流電源
５から電力を供給することにより、起動回路４が動作
し、ＰＷＭ制御回路８と三角波発振回路７に電源が供給
され、動作を開始する。ＰＷＭ制御回路８は、三角波発
振回路７が出力する三角波に基づいて、繰り返し周波数
が一定のパルス信号（二値信号）を生成する。ＰＷＭ制
御回路８が出力するパルス信号によって、スイッチング
素子２が連続的にオン／オフ制御される。スイッチング
素子２がオン状態の時には、スイッチング素子２を介し
て直流電源５からトランス１の一次巻線に電流が流入
し、トランス１にエネルギーが蓄積される。次にスイッ
チング素子２がオフすると、トランス１に蓄積されたエ
ネルギーによって、トランス１の二次側巻線に電圧が誘
起し、この電圧は整流平滑回路１５を通って整流され、
負荷１７に供給される。誤差検出増幅回路１２は、整流
平滑回路１５の出力電圧を検出し、それをフォトカプラ
９を介してＰＷＭ制御回路８にフィードバックする。こ
のフィ−ドバックによって、出力電圧が予め定めた目標
値に近づく方向に、ＰＷＭ制御回路８が出力するパルス
信号のデュ−ティが自動的に調整される。これによっ
て、電源の出力電圧が安定化される。
５から電力を供給することにより、起動回路４が動作
し、ＰＷＭ制御回路８と三角波発振回路７に電源が供給
され、動作を開始する。ＰＷＭ制御回路８は、三角波発
振回路７が出力する三角波に基づいて、繰り返し周波数
が一定のパルス信号（二値信号）を生成する。ＰＷＭ制
御回路８が出力するパルス信号によって、スイッチング
素子２が連続的にオン／オフ制御される。スイッチング
素子２がオン状態の時には、スイッチング素子２を介し
て直流電源５からトランス１の一次巻線に電流が流入
し、トランス１にエネルギーが蓄積される。次にスイッ
チング素子２がオフすると、トランス１に蓄積されたエ
ネルギーによって、トランス１の二次側巻線に電圧が誘
起し、この電圧は整流平滑回路１５を通って整流され、
負荷１７に供給される。誤差検出増幅回路１２は、整流
平滑回路１５の出力電圧を検出し、それをフォトカプラ
９を介してＰＷＭ制御回路８にフィードバックする。こ
のフィ−ドバックによって、出力電圧が予め定めた目標
値に近づく方向に、ＰＷＭ制御回路８が出力するパルス
信号のデュ−ティが自動的に調整される。これによっ
て、電源の出力電圧が安定化される。
【００２１】図１の回路において、スナバー回路３は、
スイッチング素子２がオンからオフに変化する瞬間に、
トランス１の一次巻線に発生する、サージ電圧を低減す
るために設けてある。スナバー回路１１も同様な機能を
果たす。もう１つのスナバー回路１６は、整流平滑回路
１５の整流器によって発生するスイッチングノイズを低
減するために設けてある。
スイッチング素子２がオンからオフに変化する瞬間に、
トランス１の一次巻線に発生する、サージ電圧を低減す
るために設けてある。スナバー回路１１も同様な機能を
果たす。もう１つのスナバー回路１６は、整流平滑回路
１５の整流器によって発生するスイッチングノイズを低
減するために設けてある。
【００２２】ここで、直流電源５の電圧及び負荷１７の
大きさ（負荷電流）を一定と仮定すると、スナバー回路
３，１１及び１６は、いずれも、スイッチング素子２の
スイッチング周波数に概ね比例したエネルギー損失を生
じる。またスイッチング素子２も、スイッチング動作
（オン／オフ、オフ／オンの動作）時に、スイッチング
周波数に概ね比例したエネルギー損失を伴なう。即ち、
スイッチング周波数を下げれば、電源内部の損失を減ら
して変換効率を高めることができる。
大きさ（負荷電流）を一定と仮定すると、スナバー回路
３，１１及び１６は、いずれも、スイッチング素子２の
スイッチング周波数に概ね比例したエネルギー損失を生
じる。またスイッチング素子２も、スイッチング動作
（オン／オフ、オフ／オンの動作）時に、スイッチング
周波数に概ね比例したエネルギー損失を伴なう。即ち、
スイッチング周波数を下げれば、電源内部の損失を減ら
して変換効率を高めることができる。
【００２３】但し、スイッチング周波数を初めから低く
設定すると、負荷電力が大きい時に、トランス１で磁気
飽和が生じ動作が不安定になるので、このような磁気飽
和をなくするために、トランスを大型化しなければなら
ない。しかし、負荷電力が大きい時には、高いスイッチ
ング周波数でも充分に高い変換効率が得られているの
で、周波数を下げる必要はなく、負荷電力が小さい時に
は、スイッチング周波数を下げることによって、エネル
ギー損失の減少による変換効率の著しい改善が認められ
る。
設定すると、負荷電力が大きい時に、トランス１で磁気
飽和が生じ動作が不安定になるので、このような磁気飽
和をなくするために、トランスを大型化しなければなら
ない。しかし、負荷電力が大きい時には、高いスイッチ
ング周波数でも充分に高い変換効率が得られているの
で、周波数を下げる必要はなく、負荷電力が小さい時に
は、スイッチング周波数を下げることによって、エネル
ギー損失の減少による変換効率の著しい改善が認められ
る。
【００２４】従って、負荷電力の大小に応じて、必要な
時だけスイッチング周波数を下げることによって、トラ
ンスを大型化することなく、電源内部のエネルギー損失
を減らし、変換効率を上げることができる。
時だけスイッチング周波数を下げることによって、トラ
ンスを大型化することなく、電源内部のエネルギー損失
を減らし、変換効率を上げることができる。
【００２５】この実施例では、周波数切り替え信号１４
を制御端子２０に印加することによって、フォトカプラ
１３を介して、周波数切り替え回路６を制御し、図２に
示すように、三角波発振回路７が出力する信号の繰り返
し周波数を二値的に切り換えることができる。
を制御端子２０に印加することによって、フォトカプラ
１３を介して、周波数切り替え回路６を制御し、図２に
示すように、三角波発振回路７が出力する信号の繰り返
し周波数を二値的に切り換えることができる。
【００２６】そこで、システムコントロ−ラが図３に示
すように周波数切り替え信号１４をオン／オフ制御する
ことによって、トランス１の大型化やそれの磁気飽和を
伴なうことなく、システム待機時の電源内部のエネルギ
ー損失を減らし、変換効率を上げることができる。
すように周波数切り替え信号１４をオン／オフ制御する
ことによって、トランス１の大型化やそれの磁気飽和を
伴なうことなく、システム待機時の電源内部のエネルギ
ー損失を減らし、変換効率を上げることができる。
【００２７】図３を参照して説明する。システムの電源
スイッチがオンし、システムコントロ−ラが動作を開始
すると、まずステップ３１でシステム動作の初期化を実
行する。またここで、周波数切り替え信号１４をオフ
し、スイッチング周波数が高く（定常動作時の周波数
に）なるように初期化する。従って、この時に大きな負
荷電流が流れたとしても、トランス１の磁気飽和は生じ
ない。
スイッチがオンし、システムコントロ−ラが動作を開始
すると、まずステップ３１でシステム動作の初期化を実
行する。またここで、周波数切り替え信号１４をオフ
し、スイッチング周波数が高く（定常動作時の周波数
に）なるように初期化する。従って、この時に大きな負
荷電流が流れたとしても、トランス１の磁気飽和は生じ
ない。
【００２８】ステップ３２では、システムが待機状態か
否かを識別し、定常動作時であればステップ３３に進
み、待機状態であればステップ３５に進む。即ち、定常
動作時には、周波数切り替え信号１４をオフしてスイッ
チング周波数を高く設定し、待機状態の時には、周波数
切り替え信号１４をオンしてスイッチング周波数を低く
設定する。
否かを識別し、定常動作時であればステップ３３に進
み、待機状態であればステップ３５に進む。即ち、定常
動作時には、周波数切り替え信号１４をオフしてスイッ
チング周波数を高く設定し、待機状態の時には、周波数
切り替え信号１４をオンしてスイッチング周波数を低く
設定する。
【００２９】従って、システムが負荷電流の小さい待機
状態の時のみ、スイッチング周波数が低く設定されるの
で、待機時に電源内部でのエネルギー損失を大幅に低減
でき、しかも定常動作時には、スイッチング周波数が再
び高くなるので、大型のトランスを用いなくても、トラ
ンスで磁気飽和が生じることはない。
状態の時のみ、スイッチング周波数が低く設定されるの
で、待機時に電源内部でのエネルギー損失を大幅に低減
でき、しかも定常動作時には、スイッチング周波数が再
び高くなるので、大型のトランスを用いなくても、トラ
ンスで磁気飽和が生じることはない。
【００３０】もう１つの実施例の電源の回路構成を図４
に示す。概略でいうと、図４に示す電源装置は、一般的
な固定周波数スイッチング電源回路に、周波数切り替え
回路６と、待機状態検出回路１８を付加した構成になっ
ている。なお図４において、図１と同一の構成要素に
は、同一の符号を付して示してある。
に示す。概略でいうと、図４に示す電源装置は、一般的
な固定周波数スイッチング電源回路に、周波数切り替え
回路６と、待機状態検出回路１８を付加した構成になっ
ている。なお図４において、図１と同一の構成要素に
は、同一の符号を付して示してある。
【００３１】図４に示す電源装置の大部分は、既に説明
した図１の電源装置と同一であるので、図１と異なる部
分のみについて説明する。ＰＷＭ制御回路８が出力する
パルス信号が、新たに設置した待機状態検出回路１８に
も入力される。待機状態検出回路１８は、周波数切り替
え信号１４を生成し、周波数切り替え回路６に印加す
る。即ちこの実施例では、待機状態検出回路１８が、ス
イッチング周波数の自動切換制御を実施する。
した図１の電源装置と同一であるので、図１と異なる部
分のみについて説明する。ＰＷＭ制御回路８が出力する
パルス信号が、新たに設置した待機状態検出回路１８に
も入力される。待機状態検出回路１８は、周波数切り替
え信号１４を生成し、周波数切り替え回路６に印加す
る。即ちこの実施例では、待機状態検出回路１８が、ス
イッチング周波数の自動切換制御を実施する。
【００３２】待機状態検出回路１８の回路構成を図５に
示す。図５を参照すると、待機状態検出回路１８は、抵
抗器Ｒ１とコンデンサＣ１でなる積分回路と、アナログ
比較器ＣＯＭＰ１及び基準電圧源Ｖ１でなるパルス幅検
出回路と、ダイオ−ドＤ１，抵抗器Ｒ２，コンデンサＣ
２でなる積分回路と、基準電圧源Ｖ２及びアナログ比較
器ＣＯＭＰ２でなる状態検出回路とで構成されている。
示す。図５を参照すると、待機状態検出回路１８は、抵
抗器Ｒ１とコンデンサＣ１でなる積分回路と、アナログ
比較器ＣＯＭＰ１及び基準電圧源Ｖ１でなるパルス幅検
出回路と、ダイオ−ドＤ１，抵抗器Ｒ２，コンデンサＣ
２でなる積分回路と、基準電圧源Ｖ２及びアナログ比較
器ＣＯＭＰ２でなる状態検出回路とで構成されている。
【００３３】この待機状態検出回路１８の各部の信号の
タイムチャ−トを図６に示す。図６を参照して説明す
る。システムが待機状態の時には、負荷電流が小さいの
で、ＰＷＭ制御回路８が出力するパルス信号はパルス幅
が小さい（デュ−ティが小さい）。コンデンサＣ１の端
子間には、パルス信号をＣ１，Ｒ１により積分した電圧
が現われるので、システムが待機状態の時には、Ｃ１の
端子間電圧が、基準電圧源のしきい値電圧Ｖ１よりも低
くなるので、アナログ比較器ＣＯＭＰ１の出力はＬｏｗ
レベルとなり、アナログ比較器ＣＯＭＰ２の出力は、待
機状態を示すＬｏｗレベルになる。
タイムチャ−トを図６に示す。図６を参照して説明す
る。システムが待機状態の時には、負荷電流が小さいの
で、ＰＷＭ制御回路８が出力するパルス信号はパルス幅
が小さい（デュ−ティが小さい）。コンデンサＣ１の端
子間には、パルス信号をＣ１，Ｒ１により積分した電圧
が現われるので、システムが待機状態の時には、Ｃ１の
端子間電圧が、基準電圧源のしきい値電圧Ｖ１よりも低
くなるので、アナログ比較器ＣＯＭＰ１の出力はＬｏｗ
レベルとなり、アナログ比較器ＣＯＭＰ２の出力は、待
機状態を示すＬｏｗレベルになる。
【００３４】次に、システムが定常の動作状態に移動す
ると、負荷電流が大きくなるので、この時には、ＰＷＭ
制御回路８が出力するパルス信号はパルス幅が大きくな
る。この場合、パルス信号をＣ１，Ｒ１で積分した比較
的レベルの高い電圧が、Ｃ１の端子間に現われ、この電
圧がＶ１より高くなると、アナログ比較器ＣＯＭＰ１の
出力はＨｉｇｈレベルとなり、ダイオ−ドＤ１を介して
コンデンサＣ２を急速に充電し、Ｃ２の端子間電圧がＶ
２以上となり、アナログ比較器ＣＯＭＰ２は動作状態を
示すＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
ると、負荷電流が大きくなるので、この時には、ＰＷＭ
制御回路８が出力するパルス信号はパルス幅が大きくな
る。この場合、パルス信号をＣ１，Ｒ１で積分した比較
的レベルの高い電圧が、Ｃ１の端子間に現われ、この電
圧がＶ１より高くなると、アナログ比較器ＣＯＭＰ１の
出力はＨｉｇｈレベルとなり、ダイオ−ドＤ１を介して
コンデンサＣ２を急速に充電し、Ｃ２の端子間電圧がＶ
２以上となり、アナログ比較器ＣＯＭＰ２は動作状態を
示すＨｉｇｈレベルの信号を出力する。
【００３５】次に、システムが待機状態に移行すると、
再び負荷電流が小さくなり、ＰＷＭ制御回路８が出力す
るパルス信号のパルス幅が小さくなるので、Ｃ１の電圧
がＶ１以下に低下し、ＣＯＭＰ１の出力はＬｏｗレベル
に移行する。しかしこの場合は、抵抗器Ｒ２を通してコ
ンデンサＣ２がゆっくり放電されるので、アナログ比較
器ＣＯＭＰ２の出力は、動作状態信号をしばらく維持し
た後に待機状態の信号を出力する。
再び負荷電流が小さくなり、ＰＷＭ制御回路８が出力す
るパルス信号のパルス幅が小さくなるので、Ｃ１の電圧
がＶ１以下に低下し、ＣＯＭＰ１の出力はＬｏｗレベル
に移行する。しかしこの場合は、抵抗器Ｒ２を通してコ
ンデンサＣ２がゆっくり放電されるので、アナログ比較
器ＣＯＭＰ２の出力は、動作状態信号をしばらく維持し
た後に待機状態の信号を出力する。
【００３６】以上のように、アナログ比較器ＣＯＭＰ２
の出力信号が、待機状態信号時（Ｌｏｗレベル）はスイ
ッチング周波数切り替え回路６を介して、三角波発振回
路７の発振周波数を下げ、スイッチング素子２のスイッ
チングの繰り返し周波数を低くする。そして、動作状態
信号時（Ｈｉｇｈレベル）は、三角波発振回路７の発振
周波数を上げ、スイッチング素子２のスイッチングの繰
り返し周波数を高くする。
の出力信号が、待機状態信号時（Ｌｏｗレベル）はスイ
ッチング周波数切り替え回路６を介して、三角波発振回
路７の発振周波数を下げ、スイッチング素子２のスイッ
チングの繰り返し周波数を低くする。そして、動作状態
信号時（Ｈｉｇｈレベル）は、三角波発振回路７の発振
周波数を上げ、スイッチング素子２のスイッチングの繰
り返し周波数を高くする。
【００３７】従って、実施例１と同様に、待機状態のみ
スイッチング周波数を低くすることができ、待機時の電
源内部のエネルギー損失が低減される。しかも、切換の
ための制御を内部の待機状態検出回路が実施するので、
システムの本体（システムコントロ−ラ）が特別な処理
を実施する必要がない。
スイッチング周波数を低くすることができ、待機時の電
源内部のエネルギー損失が低減される。しかも、切換の
ための制御を内部の待機状態検出回路が実施するので、
システムの本体（システムコントロ−ラ）が特別な処理
を実施する必要がない。
【００３８】なお、図５には待機状態検出回路１８の構
成の一例を示したが、負荷の大きさに応じて変化する他
の信号を監視したり、負荷電圧、や負荷電流を直接検出
して待機状態か否かを検出するように構成することも可
能である。
成の一例を示したが、負荷の大きさに応じて変化する他
の信号を監視したり、負荷電圧、や負荷電流を直接検出
して待機状態か否かを検出するように構成することも可
能である。
【００３９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明では、必要に応じ
てスイッチング周波数の切り換えを実施することができ
る。即ち、負荷が小さい時には、トランスの磁気飽和が
生じる危険がないので、スイッチング周波数を下げるこ
とにより、電源の変換効率を上げることができ、システ
ム全体の消費電力を下げることができる。
てスイッチング周波数の切り換えを実施することができ
る。即ち、負荷が小さい時には、トランスの磁気飽和が
生じる危険がないので、スイッチング周波数を下げるこ
とにより、電源の変換効率を上げることができ、システ
ム全体の消費電力を下げることができる。
【００４０】また請求項２によれば、周波数低減手段
（３５）の制御により、負荷電力が定常状態よりも小さ
い時に、スイッチング手段に印加されるパルス信号の繰
り返し周波数が、定常状態よりも低く設定されるので、
負荷が小さい時に電源の変換効率を上げることができ
る。
（３５）の制御により、負荷電力が定常状態よりも小さ
い時に、スイッチング手段に印加されるパルス信号の繰
り返し周波数が、定常状態よりも低く設定されるので、
負荷が小さい時に電源の変換効率を上げることができ
る。
【００４１】また請求項３によれば、初期化手段（３
１）の制御によって、電源装置の起動時に、スイッチン
グ手段に印加されるパルス信号の繰り返し周波数が高く
設定されるので、初期状態で負荷電力が大きい場合で
も、安定した電源の動作が実現する。
１）の制御によって、電源装置の起動時に、スイッチン
グ手段に印加されるパルス信号の繰り返し周波数が高く
設定されるので、初期状態で負荷電力が大きい場合で
も、安定した電源の動作が実現する。
【００４２】また請求項４によれば、待機状態自動識別
手段（１８）がスイッチング電源装置内部の動作状態を
監視して、自動的に周波数を切り換えるので、電源を省
電力制御するための制御回路を、システム本体側に設置
する必要がない。
手段（１８）がスイッチング電源装置内部の動作状態を
監視して、自動的に周波数を切り換えるので、電源を省
電力制御するための制御回路を、システム本体側に設置
する必要がない。
【図１】 第１実施例の電源の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】 図１の回路の信号を示すタイムチャ−トであ
る。
る。
【図３】 図１の回路を制御するシステムコントロ−ラ
の動作を示すフロ−チャ−トである。
の動作を示すフロ−チャ−トである。
【図４】 第２実施例の電源の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図５】 図４の回路１８の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】 図５の回路の信号を示すタイムチャ−トであ
る。
る。
１：トランス ２：スイッチング素
子 ３，１１，１６：スナバ−回路 ４：起動回路 ５：電源 ６：周波数切り替え
回路 ７：三角波発振回路 ８：ＰＷＭ制御回路 ９：フォトカプラ １０：ダイオ−ド １２：誤差検出増幅回路 １３：フォトカプラ １４：周波数切り替え信号 １５：整流平滑回路 １７：負荷 １８：待機状態検出
回路 ２０：制御端子
子 ３，１１，１６：スナバ−回路 ４：起動回路 ５：電源 ６：周波数切り替え
回路 ７：三角波発振回路 ８：ＰＷＭ制御回路 ９：フォトカプラ １０：ダイオ−ド １２：誤差検出増幅回路 １３：フォトカプラ １４：周波数切り替え信号 １５：整流平滑回路 １７：負荷 １８：待機状態検出
回路 ２０：制御端子
Claims (4)
- 【請求項１】 周波数がほぼ一定の信号を出力する発振
手段；入力電力をスイッチングして出力に伝達するスイ
ッチング手段；該スイッチング手段の出力電圧もしくは
出力電流と、前記発振手段が出力する信号とに基づい
て、デュ−ティが制御されたパルス信号を生成し該パル
ス信号を前記スイッチング手段に印加する制御手段；を
備えるスイッチング電源装置において：前記スイッチン
グ手段に印加されるパルス信号の繰り返し周波数を少な
くとも２段階に切り換える、周波数切り替え手段；及び
前記周波数切り替え手段に周波数の切り換えを指示する
信号を印加する制御端子；を設けたことを特徴とするス
イッチング電源装置。 - 【請求項２】 負荷電力が定常状態よりも小さい時に、
前記制御端子を制御して、前記スイッチング手段に印加
されるパルス信号の繰り返し周波数を、定常状態よりも
低くする周波数低減手段を設けた、前記請求項１記載の
スイッチング電源装置。 - 【請求項３】 電源装置の起動時に、前記制御端子を制
御して、前記スイッチング手段に印加されるパルス信号
の繰り返し周波数を、高く設定する初期化手段を設け
た、前記請求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項４】 スイッチング電源装置内部の動作状態を
監視して、負荷電力の大小を検出し、その検出結果に応
じて前記制御端子を制御する待機状態自動識別手段を設
けた、前記請求項１記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311454A JPH07170729A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311454A JPH07170729A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07170729A true JPH07170729A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18017417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5311454A Pending JPH07170729A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07170729A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851774A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Nec Corp | スイッチング電源回路 |
| WO2004010743A1 (ja) * | 2002-07-23 | 2004-01-29 | Sumida Technologies Incorporated | 高圧放電灯点灯装置 |
| WO2005011094A1 (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-03 | Sanken Electric Co., Ltd. | 直流変換装置 |
| JP2006136193A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Power Integrations Inc | スイッチング・レギュレータから一時的ピーク電力を供給するための方法および装置 |
| WO2011039583A3 (en) * | 2009-09-30 | 2011-11-17 | Astec International Limited | Ac-dc switching power converters with frequency variation in response to load changes |
| JP2012032595A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Kyocera Mita Corp | 画像形成装置 |
| JP2012110173A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 絶縁型スイッチング電源 |
| JP2015091212A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
| JP2017083554A (ja) * | 2015-10-26 | 2017-05-18 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 電源寿命判断装置及びこれを備えた画像形成装置 |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP5311454A patent/JPH07170729A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851774A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Nec Corp | スイッチング電源回路 |
| WO2004010743A1 (ja) * | 2002-07-23 | 2004-01-29 | Sumida Technologies Incorporated | 高圧放電灯点灯装置 |
| US7161308B2 (en) | 2002-07-23 | 2007-01-09 | Sumida Corporation | High-voltage discharge lamp operating device |
| WO2005011094A1 (ja) * | 2003-07-24 | 2005-02-03 | Sanken Electric Co., Ltd. | 直流変換装置 |
| US7251146B2 (en) | 2003-07-24 | 2007-07-31 | Sanken Electric Co., Ltd. | Direct-current converter having active clamp circuit |
| JP2006136193A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Power Integrations Inc | スイッチング・レギュレータから一時的ピーク電力を供給するための方法および装置 |
| WO2011039583A3 (en) * | 2009-09-30 | 2011-11-17 | Astec International Limited | Ac-dc switching power converters with frequency variation in response to load changes |
| US8305051B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-11-06 | Astec International Limited | AC-DC switching power converters with frequency variation in response to load changes |
| JP2012032595A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Kyocera Mita Corp | 画像形成装置 |
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| JP2015091212A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
| JP2017083554A (ja) * | 2015-10-26 | 2017-05-18 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 電源寿命判断装置及びこれを備えた画像形成装置 |
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