JPH0984342A

JPH0984342A - 電源装置

Info

Publication number: JPH0984342A
Application number: JP26205395A
Authority: JP
Inventors: Masahide Nakatani; 正秀中谷; Atsuo Tokunaga; 篤郎徳永
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】出力を負荷の状態や動作条件等に基づいて任
意に設定でき，負荷の異常状態の発生や動作状態の急変
時にも的確に対応して出力の過電圧や過負荷を回避可能
な電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】電源１０４と，電源１０４からの電力供
給に基づいて出力を負荷１０５に供給する電圧発生手段
１０１と，導通または非導通の切換によって電源１０４
の電圧発生手段１０１に対する電力供給を制御するスイ
ッチング手段１０２と，所定周期毎にスイッチング手段
１０２の導通比率を更新し，該導通比率に基づきスイッ
チング手段１０２の切換制御を行う出力制御手段１０３
とを備えて構成し，出力制御手段１０３は，設定された
出力目標値に応じて前記導通比率の上限を算定し，該導
通比率の上限を越えない範囲で前記導通比率を更新す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に係り，特
に，当該電源装置の出力を負荷の状態や動作条件等に基
づいて任意に設定でき，また，負荷の異常状態の発生や
動作状態の急変時にも的確に対応して，出力の過電圧や
過負荷を回避することのできる電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアナログ制御方式の高圧電源装置
の一例として，特開平２−４６１６７号公報に開示され
たものがある。本従来例の高圧電源装置は，コレクタ同
調発振回路を備え，該発振回路の発振用トランジスタの
ベース電流を抑制することにより安定した高圧出力を得
るものであり，出力の検出結果を制御系に帰還させる検
出フィードバックがリアルタイムに行えるという利点が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来のアナログ制御方式の電源装置においては，当該電源
装置の出力を使う装置（負荷）側から，任意に出力目標
を設定したり，該目標値に基づいて出力を可変としたり
する制御が行えず，例えば，負荷の異常状態の発生や動
作状態の急変時に対応して出力の過電圧，過電流，或い
は過負荷を回避することができないという問題があっ
た。

【０００４】また，従来のアナログ制御方式の電源装置
においては，検出フィードバックが直接制御系に反映さ
れるので，負荷の異常状態の発生による出力の過電圧や
過電流を回避することができず，また，負荷の動作状態
の急変時に出力のオーバーシュートやアンダーシュート
を回避することができないという問題点があった。

【０００５】本発明は，上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって，当該電源装置の出力目標を負荷の状
態や動作条件等に基づいて任意に設定でき，また，負荷
の異常状態の発生や動作状態の急変時にも的確に対応し
て，出力の過電圧，過電流，或いは過負荷を回避し得る
電源装置を提供することを目的としている。

【０００６】また本発明の他の目的は，出力の検出結果
に基づいて出力の変化量を的確に設定することができ，
負荷の異常状態の発生による出力の過電圧や過電流を回
避でき，また負荷の動作状態の急変時における出力のオ
ーバーシュートやアンダーシュートを回避し得る電源装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の第１の特徴の電源装置は，電源と，前記電
源からの電力供給に基づいて出力を負荷に供給する電圧
発生手段と，導通または非導通の切換によって前記電源
の前記電圧発生手段に対する電力供給を制御するスイッ
チング手段と，所定周期毎に前記スイッチング手段の導
通比率を更新し，該導通比率に基づき前記スイッチング
手段の切換制御を行う出力制御手段とを備え，前記出力
制御手段は，設定された出力目標値に応じて前記導通比
率の上限を算定し，該導通比率の上限を越えない範囲で
前記導通比率を更新するものである。

【０００８】また，第２の特徴の電源装置は，電源と，
前記電源からの電力供給に基づいて出力を負荷に供給す
る電圧発生手段と，前記電圧発生手段の出力値を検出す
る出力検出手段と，導通または非導通の切換によって前
記電源の前記電圧発生手段に対する電力供給を制御する
スイッチング手段と，所定周期毎に前記スイッチング手
段の導通比率を更新し，該導通比率に基づき前記スイッ
チング手段の切換制御を行う出力制御手段とを備え，前
記出力制御手段は，前記出力検出手段の検出結果及び設
定された出力目標値に基づいて偏差を算定し，該偏差に
基づいて導通比率を更新するものである。

【０００９】また，第３の特徴の電源装置は，請求項１
または２記載の電源装置において，前記出力制御手段
は，更新後の導通比率の更新前の導通比率に対する増減
量が更新前の導通比率の一定割合を越えないように，前
記導通比率を更新するものである。

【００１０】また，第４の特徴の電源装置は，請求項
１，２または３記載の電源装置において，前記出力制御
手段は，更新前の過去の導通比率の平均値を算出し，更
新後の導通比率が前記平均値に基づく一定の範囲を越え
ないように，前記導通比率を更新するものである。

【００１１】また，第５の特徴の電源装置は，請求項
１，２，３または４記載の電源装置において，前記出力
制御手段は，当該電源装置の出力が供給される負荷にお
ける状態または該負荷が行うべき動作の条件に基づいて
前記出力目標値を設定する出力目標値設定手段を備える
ものである。

【００１２】また，第６の特徴の電源装置は，請求項
１，２，３，４または５記載の電源装置において，前記
出力制御手段は，前記所定周期を定めるタイマと，前記
所定周期毎に前記スイッチング手段の導通比率を更新す
る制御手段と，前記更新された導通比率に基づき前記ス
イッチング手段の切換制御を行うパルス幅変調信号を生
成するパルス幅変調生成手段とを備えるものである。

【００１３】更に，第７の特徴の電源装置は，請求項６
記載の電源装置において，前記制御手段は，前記出力検
出手段による検出結果に異常があると判断したときは，
前記パルス幅変調信号の前記スイッチング手段への供給
を停止するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下，本発明の電源装置の概要，
並びに，本発明の電源装置の実施例について，順に図面
を参照して詳細に説明する。

【００１５】〔本発明の電源装置の概要〕図１は，本発
明に係る電源装置の原理説明図である。同図において，
１０４は電源，１０１は電源１０４からの電力供給に基
づいて出力を負荷１０５に供給する電圧発生手段，１０
６は電圧発生手段１０１の出力値を検出する出力検出手
段，１０２は導通または非導通の切換によって電源１０
４の電圧発生手段１０１に対する電力供給を制御するス
イッチング手段，１０３は所定周期毎にスイッチング手
段１０２の導通比率を更新し，該導通比率に基づきスイ
ッチング手段１０２の切換制御を行う出力制御手段であ
る。

【００１６】また図１において，１２４は所定周期を定
めるタイマ，１２１は所定周期毎にスイッチング手段１
０２の導通比率を更新する制御手段，１２２は更新され
た導通比率に基づきスイッチング手段１０２の切換制御
を行うパルス幅変調信号ＰＷＭを生成するパルス幅変調
生成手段，１２３は当該電源装置の出力が供給される負
荷における状態または該負荷が行うべき動作の条件に基
づいて出力目標値を設定する出力目標値設定手段，１２
５は制御手段が出力検出手段１０６による検出結果ＦＢ
に異常があると判断したときにパルス幅変調信号ＰＷＭ
のスイッチング手段１０２への供給を停止するゲート回
路である。

【００１７】本発明の第１，第５及び第６の特徴の電源
装置では，出力制御手段１０３において，出力目標値設
定手段１２３によって設定された出力目標値に応じて，
制御手段１２１は導通比率の上限を算定し，タイマ１２
４が定める所定周期毎に，該導通比率の上限を越えない
範囲で導通比率を更新するようにしている。これによ
り，当該電源装置の出力目標を負荷の状態や動作条件等
に基づいて任意に設定でき，また，負荷の動作状態の急
変時にも的確に対応して，出力の過電圧や過電流を回避
することができる。

【００１８】また，第２，第５及び第６の特徴の電源装
置では，出力制御手段１０３において，出力検出手段１
０６の検出結果ＦＢ及び出力目標値設定手段１２３によ
って設定された出力目標値に応じて，制御手段１２１は
更新における変化量の偏差を算定し，タイマ１２４が定
める所定周期毎に，該偏差に基づいて導通比率を更新す
るようにしている。これにより，当該電源装置の出力目
標を負荷の状態や動作条件等に基づいて任意に設定で
き，また，負荷の異常状態の発生や動作状態の急変時に
も的確に対応して，出力の過電圧，過電流，或いは過負
荷を回避することができる。

【００１９】また，第３，第５及び第６の特徴の電源装
置では，出力制御手段１０３において，制御手段１２１
は，更新後の導通比率の更新前の導通比率に対する増減
量が更新前の導通比率の一定割合を越えないように，導
通比率を更新するようにしている。これにより，出力の
検出結果ＦＢに基づいて出力の変化量を的確に設定する
ことができ，結果として，負荷の異常状態が発生しても
導通比率の増減量を適度に抑制して出力の過電圧や過電
流を回避することができ，また高出力時の場合に負荷状
態が急変時しても出力のオーバーシュートやアンダーシ
ュートを抑制することができる。

【００２０】また，第４，第５及び第６の特徴の電源装
置では，出力制御手段１０３において，制御手段１２１
は，更新前の過去の導通比率の平均値を算出し，更新後
の導通比率が該平均値に基づく一定の範囲を越えないよ
うに，導通比率を更新するようにしている。これによ
り，出力の検出結果ＦＢに基づいて出力の変化量を的確
に設定することができ，結果として，負荷の異常状態が
発生しても導通比率の増減量を適度に抑制して出力の過
電圧や過電流を回避することができ，また負荷の動作状
態の急変時においても出力のオーバーシュートやアンダ
ーシュートを回避することができる。また，導通比率を
過去の履歴情報である平均値と対比して監視することに
より，間接的に負荷の異常を検出することもできる。

【００２１】更に，第７の特徴の電源装置では，制御手
段１２１は，出力検出手段１０６による検出結果ＦＢに
異常があると判断したときは，制御信号ＴＲＩによりゲ
ート回路１２５を制御して，パルス幅変調信号ＰＷＭの
スイッチング手段１０２への供給を停止するようにして
いる。これにより，負荷の異常状態の発生に的確に対処
でき，出力の過電圧，過電流，或いは過負荷を回避する
ことができる。

【００２２】〔実施例〕図２は本発明の一実施例に係る
電源装置の構成図である。尚，本実施例は，複写機の作
像部に搭載される電源装置である。

【００２３】同図において，本実施例の電源装置は，電
源１０４と，スイッチング手段１０２，電圧発生手段１
０１及び出力検出手段１０６を含む高圧電源部２０１
と，出力制御手段１０３としての制御部２０２と，負荷
１０５としての帯電器２０３とを備えて構成されてい
る。

【００２４】先ず，制御部２０２について説明する。制
御部２０２は，作像が最適な条件で行われるように，作
像部の条件に応じて帯電器２０３から付与される電荷量
を切り替えるものであり，このため，高圧電源部２０１
の出力値の安定化及び出力値の切り替え制御を行うもの
である。

【００２５】制御部２０２では，ＣＰＵ２２１，パルス
ジェネレータ２２２及びＡ／Ｄコンバータ２２６がバス
ラインを介して接続されている。即ち，図１との対応に
おいて，制御部２０２は出力制御手段１０３であり，制
御手段１２１，出力目標値設定手段１２３及びタイマ１
２４をＣＰＵ２２１で，パルス幅変調信号生成手段１２
２をパルスジェネレータ２２２で，更にゲート回路１２
５をＮＯＲゲート回路２２５で，それぞれ実現してい
る。

【００２６】また制御部２０２には，出力電流Ｉｏを電
圧検出したフィードバック信号ＦＢをディジタル値に変
換してＣＰＵ２２１に供給するＡ／Ｄコンバータ２２６
を備えており，Ａ／Ｄコンバータ２２６の入力側にはダ
イオード２２８及び２２９，抵抗２３０及び２３１，並
びにコンデンサ２２７を具備したクランプ回路が挿入さ
れている。

【００２７】次に高圧電源部２０１には，電圧発生手段
１０１としての高圧トランス２４１を備え，該高圧トラ
ンス２４１の１次側には，スイッチング手段１０２とし
てのＦＥＴ２４４，コンデンサ２５０，抵抗，ダイオー
ド２４６及び定電圧ダイオード２４５と，該ＦＥＴ２４
４のゲート電極に供給する制御信号，即ちパルス幅変調
信号ＰＷＭのバッファ回路としての抵抗２５４及び２５
５，並びにトランジスタ２４２及び２４３と，コンデン
サ２４９と，を具備している。

【００２８】また高圧トランス２４１の２次側には，出
力整流回路としてのダイオード２４７及び２４８，並び
にコンデンサ２５１及び２５２と，出力検出手段１０６
としての抵抗２５６〜２５８，並びにコンデンサ２５３
を備えた出力電流Ｉｏを電圧として検出する出力電流検
出回路と，を具備している。

【００２９】次に，以上のような構成による本実施例の
電源装置の動作を説明する。図３は，本実施例の主要な
信号についてのタイミングチャートである。図３（ａ）
に示す如く，パルスジェネレータ２２２からは，周期ｔ
１が固定でパルス幅ｔ２がＣＰＵ２２１のプログラムに
よって制御されるパルス幅変調信号ＰＷＭが出力され，
ＮＯＲゲート回路２２５及びバッファ回路を介してＦＥ
Ｔ２４４のゲート電極に供給される。

【００３０】またＣＰＵ２２１からは，図３（ｂ）に示
す如く，負論理のトリガ信号ＴＲＩを出力している。こ
のトリガ信号ＴＲＩは，負荷である作像部における制御
タイミングに応じてセットされる出力オンフラグに基づ
き，出力オンフラグがオン／オフである時に，オン（”
Ｌ”レベル）／オフ（”Ｈ”レベル）となる。

【００３１】従って，図３（ｃ）に示す如く，トリガ信
号ＴＲＩがオンである時に，ＦＥＴ２４４のスイッチン
グ動作はパルス幅変調信号ＰＷＭに基づきオン／オフ制
御されることになる。ＦＥＴ２４４がオン時には，高圧
トランス２４１の１次コイルが駆動されて，高圧トラン
ス２４１の２次コイルには交流の高電圧が誘起される。
この誘起電圧は出力整流回路によって直流に変換され
て，図３（ｄ）に示すような出力電圧が帯電器２０３に
供給されることとなる。

【００３２】負過電流Ｉｏは，出力電流検出回路によっ
て電圧として検出され，クランプ回路を介してＡ／Ｄコ
ンバータ２２６にフィードバックされる。フィードバッ
ク信号ＦＢの信号波形は図３（ｅ）に示す如くなる。

【００３３】制御部２０２における高圧電源部２０１の
出力制御は，Ａ／Ｄコンバータ２２６においてＡ／Ｄ変
換が終了したときにＣＰＵ２２１に対して発生する割り
込みによって１つの動作サイクルを数える。ここで，Ａ
／Ｄコンバータ２２６のサンプリング周期は約１０［ｍ
ｓｅｃ］であり，取り込んだフィードバック信号ＦＢを
ディジタル値に変換して，ＣＰＵ内部の所定のレジスタ
に保持している。尚，制御部２０２は，上記割り込み処
理以外の時間は，作像部等の他の構成要素における他の
処理の制御を行う。

【００３４】つまり，ＣＰＵ２２１では，所定レジスタ
内の値と，予め他のレジスタに設定されている出力目標
値（図３（ｆ）参照）とを比較して，フィードバック信
号ＦＢが出力目標値となるように，パルス幅変調信号Ｐ
ＷＭのパルス幅ｔ２をソフトウェアによって演算し，約
１０［ｍｓｅｃ］毎に更新している。

【００３５】具体的には，フィードバック信号ＦＢ，即
ち出力電流Ｉｏが所望の出力目標値よりも大きい時に
は，パルス幅ｔ２を小さくすることでＦＥＴ２４４のオ
ン時間（導通比率）を短くし，逆の場合にはオン時間を
長くすることによって，出力電流Ｉｏを出力目標値に近
づけている。また，この演算の時に，フィードバック信
号ＦＢと比較するソフトウェア上の出力目標値を変える
ことで，当該高圧電源装置の出力を可変とすることがで
きる。

【００３６】また一方では，高圧トランス２４１は，図
４に示すような出力特性を持っている。図４はパルス幅
変調信号ＰＷＭによるＦＥＴ２４１の導通比率に対する
入力電流及び出力電圧の変化を示した特性図である。

【００３７】図４に示すように，高圧トランス２４１は
パルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２に比例して変化
する。特に，導通比率が７０［％］以上では，磁気的な
リセットが十分に行えず，磁芯が磁気飽和する。この磁
気飽和領域で高圧トランス２４１を使用すると，高圧ト
ランス２４１の発熱やスイッチング素子であるＦＥＴ２
４１の破損等の不具合の発生をもたらす危険性がある。
そこで，通常は，ＦＥＴ２４１の最大導通比率を磁気飽
和以下に設定することとしている。本実施例では，ソフ
トウェアによって最大導通比率を設定している。

【００３８】以上のように本実施例の電源装置では，電
源装置を適用する機械の制御部において電源装置の出力
制御も行う構成としているので，機械側でも出力値を認
識でき，更に，機械側の作像条件に合わせて任意の値に
出力を調整可能であり，しかも安価な電源装置を実現す
ることができる。

【００３９】次に，本実施例のＣＰＵ２２１におけるソ
フトウェアによる高圧電源装置の出力制御処理の手順に
ついて図５及び図６に示すフローチャートを参照して説
明する。

【００４０】先ず，ステップＳ５０１では，作像部での
制御タイミングに応じてセットされる出力オンフラグを
確認する。出力オンフラグがオフである時には，ステッ
プＳ５０９でトリガ信号ＴＲＩの出力ポートをオフにし
て，ステップＳ５１０でパルス幅変調信号ＰＷＭのパル
ス幅ｔ２を最小値に設定する。

【００４１】また，ステップＳ５０１において出力オン
フラグがオンである時には，ステップＳ５０２におい
て，作像部で必要な帯電量に基づいて出力（フィードバ
ック信号ＦＢ）の目標値を演算して設定する。

【００４２】次に，ステップＳ５０３では，出力の異常
の有無を判定している。ここでは，基準値以上のフィー
ドバック信号ＦＢを複数回検出した時に”出力異常”と
判定している。ステップＳ５０４において出力異常と判
定された場合には，警告表示等の異常処理をステップＳ
５０８で行った後に，ステップＳ５０９に進んで，トリ
ガ信号ＴＲＩの出力ポートをオフとしている。またステ
ップＳ５０４において，出力異常が無い時には，ステッ
プＳ５０５に進んで，トリガ信号ＴＲＩの出力ポートを
オンに設定している。

【００４３】次に，ステップＳ５０６では，パルス幅変
調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２（導通比率）を演算し，ス
テップＳ５０７で更新している。尚，ステップＳ５０７
においては，演算設定されたパルス幅ｔ２をパルスジェ
ネレータ２２２に供給して，一連の制御を終了する。そ
の結果，パルスジェネレータ２２２からは，次の動作サ
イクル（約１０［ｍｓｅｃ］）間は，更新された導通比
率で高圧トランス２４１が駆動されることとなる。

【００４４】図６は，パルス幅変調信号ＰＷＭにおける
パルス幅ｔ２（導通比率）を演算設定する処理を説明す
るフローチャート（その１）である。

【００４５】先ずステップＳ６０１では，演算設定され
た出力目標値（フィードバック信号ＦＢの値）との偏差
を求め，更にステップＳ６０２では，該偏差に対して係
数（ゲイン）を乗じて，該演算結果を現在のパルス幅変
調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２に足し込んで新しいパルス
幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２を設定している。つま
り，いわゆる比例制御により新しいパルス幅ｔ２（新Ｐ
ＷＭ）を決定している。

【００４６】次にステップＳ６０３では，出力目標値に
応じた導通比率の上限を演算する。即ち，パルス幅変調
信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２の最大値，出力目標値及び係
数を掛け合わせてパルス幅ｔ２の上限とする。

【００４７】次にステップＳ６０４及びＳ６０５では，
新ＰＷＭがパルス幅ｔ２の上限を越えているか否かを判
断して，越えている場合には新ＰＷＭを該パルス幅ｔ２
の上限に設定し直している。これは，フィードバック信
号ＦＢの信号線が断線した時，或いは，フィードバック
信号ＦＢにノイズが発生した時などにおける異常時の制
御量を制限して，高圧出力に過電圧が発生するのを防ぐ
ものである。

【００４８】次にステップＳ６０６及びＳ６０７では，
新ＰＷＭが，高圧トランス２４１の使用限界である最大
導通比率を越えているか否かを判断し，越えている場合
には新ＰＷＭを最大導通比率に設定し直している。

【００４９】以上のように，本実施例では，スイッチン
グ手段１０２であるＦＥＴ２２４の最大導通比率をソフ
トウェアで設定しているが，この導通比率は負荷２０３
の最大消費電力を供給できるところに設定してある。従
って，通常，出力の設定値が小さい時は通常の動作時の
導通比率に対して最大導通比率は数倍の大きさになって
いる。

【００５０】これは，負荷変動余裕度が大きいという点
では好ましいが，負荷異常時には，逆に過電圧または過
負荷となる可能性を持っている。本実施例では，このよ
うな過電圧または過負荷等を防止すべく，高圧トランス
２４１の使用限界である最大導通比率の他に，演算設定
された出力目標値に応じた導通比率の上限を設定してい
る。

【００５１】〔変形例〕次に，上記実施例の図６に基づ
いて説明したパルス幅（導通比率）の演算設定方法以外
の方法について説明する。本手法は，スイッチング手段
１０２であるＦＥＴ２４４の現在の導通比率に応じて，
導通比率の制御量を制限するものである。図５における
ステップＳ５０６を図７に示す手順に従って実行してい
る。図７は，パルス幅変調信号ＰＷＭにおけるパルス幅
ｔ２（導通比率）を演算設定する処理を説明するフロー
チャート（その２）である。

【００５２】先ずステップＳ７０１では，上記実施例と
同様に，演算設定された出力目標値（フィードバック信
号ＦＢの値）との偏差を求め，更にステップＳ７０２で
は，該偏差に対して係数（ゲイン）を乗じて，該演算結
果を現在のパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２に足
し込んで新しいパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２
を設定している。いわゆる比例制御である。

【００５３】次にステップＳ７０３では，現在のパルス
幅変調信号ＰＷＭのパルス幅（導通比率）に応じて，次
回の更新時に反映すべき導通比率の制御量（増減量）の
幅を演算している。ここでは，導通比率が大きくなる
程，導通比率の増減が少なくなるようにしている。

【００５４】次にステップＳ７０４及びＳ７０５では，
新ＰＷＭがパルス幅ｔ２の増減量を越えているか否かを
判断して，越えている場合には現在のパルス幅に演算設
定したパルス幅ｔ２を加算した値を新ＰＷＭとして設定
し直している。

【００５５】次にステップＳ７０６及びＳ７０７では，
新ＰＷＭが，高圧トランス２４１の使用限界である最大
導通比率を越えているか否かを判断し，越えている場合
には新ＰＷＭを最大導通比率に設定し直している。

【００５６】以上のように，本変形例では，現在の導通
比率に応じて更新する導通比率の増減量を制限するよう
にしているので，導通比率の大きな高出力時ほど，一度
に増減する量が少なくなる。これにより，高出力時にお
ける負荷急変によるオーバーシュートやアンダーシュー
ト，或いは，負荷異常による過電圧等を防止することが
できる。また，本変形例では，比例制御の係数（ゲイ
ン）を変えずに，導通比率の増減量のみ制限しているの
で，増減量が一定制限内の時は，出力の過渡応答が変化
しないという利点もある。

【００５７】〔他の変形例〕次に，上記実施例及び変形
例において説明したパルス幅（導通比率）の演算設定方
法以外の方法について説明する。本手法は，スイッチン
グ手段１０２であるＦＥＴ２４４の現在までの導通比率
の平均値（履歴情報）と，フィードバック信号ＦＢに基
づいて演算設定した新しい導通比率とを比較して，差が
所定値を越える場合には導通比率の増加量を制限するも
のである。図５におけるステップＳ５０６を図８に示す
手順に従って実行している。図８は，パルス幅変調信号
ＰＷＭにおけるパルス幅ｔ２（導通比率）を演算設定す
る処理を説明するフローチャート（その３）である。

【００５８】先ずステップＳ８０１では，上記実施例と
同様に，演算設定された出力目標値（フィードバック信
号ＦＢの値）との偏差を求め，更にステップＳ８０２で
は，該偏差に対して係数（ゲイン）を乗じて，該演算結
果を現在のパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２に足
し込んで新しいパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅ｔ２
を設定している。いわゆる比例制御である。

【００５９】次にステップＳ８０３では，新しく演算設
定されたパルス幅変調信号ＰＷＭのパルス幅（導通比
率）が，現在のパルス幅の±５０［％］の範囲に収まっ
ているか否かを判断する。±５０［％］の範囲に収まっ
ていない場合には，ステップＳ８０４に進んで，現在の
パルス幅の±２０［％］のパルス幅を新ＰＷＭとして設
定し直し，ステップＳ８０５で，補正を行った旨を補正
カウンタをインクリメントすることによって記憶してい
る。

【００６０】また，ステップＳ８０３において，新しく
演算設定されたパルス幅が現在のパルス幅の±５０
［％］の範囲に収まっていれば，ステップＳ８０６に進
んで，補正カウンタをクリアしている。

【００６１】次にステップＳ８０７及びＳ８０８では，
新ＰＷＭが，高圧トランス２４１の使用限界である最大
導通比率を越えているか否かを判断し，越えている場合
には新ＰＷＭを最大導通比率に設定し直している。

【００６２】更に，ステップＳ８０９では，新しく演算
設定されたパルス幅（導通比率）を平均値に反映させる
ため，新しいパルス幅と平均値との加算平均をとること
によってパルス幅（導通比率）の平均値を更新してい
る。

【００６３】以上のように，本変形例では，導通比率の
平均値と比例制御後の新しい導通比率とを比較し，差が
所定範囲を超える場合には，更新する導通比率の増減量
を制限するようにしている。これにより，高出力時にお
ける負荷急変によるオーバーシュートやアンダーシュー
ト，或いは，負荷異常による過電圧等を防止することが
できる。また，本変形例では，導通比率を監視すること
によって間接的に負荷の異常を検出することができると
いう効果も奏している。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の第１，第
５及び第６の特徴の電源装置によれば，出力制御手段に
おいて，出力目標値設定手段によって設定された出力目
標値に応じて，制御手段は導通比率の上限を算定し，タ
イマが定める所定周期毎に，該導通比率の上限を越えな
い範囲で導通比率を更新することとしたので，当該電源
装置の出力目標を負荷の状態や動作条件等に基づいて任
意に設定でき，また，負荷の動作状態の急変時にも的確
に対応して，出力の過電圧や過電流を回避し得る電源装
置を提供することができる。

【００６５】また，第２，第５及び第６の特徴の電源装
置によれば，出力制御手段において，出力検出手段の検
出結果及び出力目標値設定手段によって設定された出力
目標値に応じて，制御手段は更新における変化量の偏差
を算定し，タイマが定める所定周期毎に，該偏差に基づ
いて導通比率を更新することとしたので，当該電源装置
の出力目標を負荷の状態や動作条件等に基づいて任意に
設定でき，また，負荷の異常状態の発生や動作状態の急
変時にも的確に対応して出力の過電圧，過電流，或いは
過負荷を回避し得る電源装置を提供することができる。

【００６６】また，第３，第５及び第６の特徴の電源装
置によれば，出力制御手段において，制御手段は，更新
後の導通比率の更新前の導通比率に対する増減量が更新
前の導通比率の一定割合を越えないように，導通比率を
更新することとしたので，出力の検出結果に基づいて出
力の変化量を的確に設定することができ，結果として，
負荷の異常状態が発生しても導通比率の増減量を適度に
抑制して出力の過電圧や過電流を回避することができ，
また高出力時の場合に負荷状態が急変時しても出力のオ
ーバーシュートやアンダーシュートを抑制し得る電源装
置を提供することができる。

【００６７】また，第４，第５及び第６の特徴の電源装
置によれば，出力制御手段において，制御手段は，更新
前の過去の導通比率の平均値を算出し，更新後の導通比
率が該平均値に基づく一定の範囲を越えないように，導
通比率を更新することとしたので，出力の検出結果に基
づいて出力の変化量を的確に設定することができ，結果
として，負荷の異常状態が発生しても導通比率の増減量
を適度に抑制して出力の過電圧や過電流を回避すること
ができ，また負荷の動作状態の急変時においても出力の
オーバーシュートやアンダーシュートを回避することが
でき，更に導通比率を過去の履歴情報である平均値と対
比して監視することにより，間接的に負荷の異常を検出
し得る電源装置を提供することができる。

【００６８】更に，第７の特徴の電源装置によれば，制
御手段は，出力検出手段による検出結果に異常があると
判断したときは，制御信号によりゲート回路を制御し
て，パルス幅変調信号のスイッチング手段への供給を停
止することとしたので，負荷の異常状態の発生に的確に
対処でき，出力の過電圧，過電流，或いは過負荷を回避
し得る電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置の原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る電源装置の構成図であ
る。

【図３】実施例の主要な信号についてのタイミングチャ
ートである。

【図４】パルス幅変調信号によるＦＥＴの導通比率に対
する入力電流及び出力電圧の変化を示した特性図であ
る。

【図５】実施例のＣＰＵにおけるソフトウェアによる高
圧電源装置の出力制御処理の手順を説明するフローチャ
ートである。

【図６】パルス幅変調信号におけるパルス幅（導通比
率）を演算設定する処理を説明するフローチャート（そ
の１）である。

【図７】パルス幅変調信号におけるパルス幅（導通比
率）を演算設定する処理を説明するフローチャート（そ
の２）である。

【図８】パルス幅変調信号におけるパルス幅（導通比
率）を演算設定する処理を説明するフローチャート（そ
の３）である。

【符号の説明】

１０１電圧発生手段１０２スイッチング手段１０３出力制御手段１０４電源１０５負荷１０６出力検出手段１２１制御手段１２２パルス幅変調生成手段１２３出力目標値設定手段１２４タイマ１２５ゲート回路である。ＰＷＭパルス幅変調信号ＦＢフィードバック信号（検出結果）２０１高圧電源部２０２制御部２０３帯電器２２１ＣＰＵ２２２パルスジェネレータ２２５ＮＯＲゲート回路２２６Ａ／Ｄコンバータ２２７，２４９，２５０〜２５３コンデンサ２２８，２２９，２４６〜２４８ダイオード２３０，２３１，２５４，２５５〜２５８抵抗２４１高圧トランス２４４ＦＥＴ２４５定電圧ダイオード２４２，２４３トランジスタＩｏ出力電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源と，前記電源からの電力供給に基づ
いて出力を負荷に供給する電圧発生手段と，導通または
非導通の切換によって前記電源の前記電圧発生手段に対
する電力供給を制御するスイッチング手段と，所定周期
毎に前記スイッチング手段の導通比率を更新し，該導通
比率に基づき前記スイッチング手段の切換制御を行う出
力制御手段と，を有し，前記出力制御手段は，設定され
た出力目標値に応じて前記導通比率の上限を算定し，該
導通比率の上限を越えない範囲で前記導通比率を更新す
ることを特徴とする電源装置。
【請求項２】電源と，前記電源からの電力供給に基づ
いて出力を負荷に供給する電圧発生手段と，前記電圧発
生手段の出力値を検出する出力検出手段と，導通または
非導通の切換によって前記電源の前記電圧発生手段に対
する電力供給を制御するスイッチング手段と，所定周期
毎に前記スイッチング手段の導通比率を更新し，該導通
比率に基づき前記スイッチング手段の切換制御を行う出
力制御手段と，を有し，前記出力制御手段は，前記出力
検出手段の検出結果及び設定された出力目標値に基づい
て偏差を算定し，該偏差に基づいて導通比率を更新する
ことを特徴とする電源装置。
【請求項３】前記出力制御手段は，更新後の導通比率
の更新前の導通比率に対する増減量が更新前の導通比率
の一定割合を越えないように，前記導通比率を更新する
ことを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】前記出力制御手段は，更新前の過去の導
通比率の平均値を算出し，更新後の導通比率が前記平均
値に基づく一定の範囲を越えないように，前記導通比率
を更新することを特徴とする請求項１，２または３記載
の電源装置。
【請求項５】前記出力制御手段は，当該電源装置の出
力が供給される負荷における状態または該負荷が行うべ
き動作の条件に基づいて前記出力目標値を設定する出力
目標値設定手段を有することを特徴とする請求項１，
２，３または４記載の電源装置。
【請求項６】前記出力制御手段は，前記所定周期を定
めるタイマと，前記所定周期毎に前記スイッチング手段
の導通比率を更新する制御手段と，前記更新された導通
比率に基づき前記スイッチング手段の切換制御を行うパ
ルス幅変調信号を生成するパルス幅変調生成手段と，を
有することを特徴とする請求項１，２，３，４または５
記載の電源装置。
【請求項７】前記制御手段は，前記出力検出手段によ
る検出結果に異常があると判断したときは，前記パルス
幅変調信号の前記スイッチング手段への供給を停止する
ことを特徴とする請求項６記載の電源装置。