JPS6389028A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、直流電源装置に関するものであり、特に、交
流を整流して得られる直流出力側に並列接続されたバッ
テリを有する直流電源装置に関する。

さらに具体的にいえば、本発明は、出力電流値が予定値
を超えないときに、前記の並列接続バッテリを充分に充
電しておき、予定値以上の大電流が要求されるときには
、このバッテリから放電させるようにオン・オフ制御す
ることにより、比較的小容量の電源装置で、短時間の過
大負荷電流をまかなうことができるようにした直流電源
装置に関するものである。

（従来の技術） 電子複写機に於では、近年、ＤＣサーボ機構の採用など
によってピーク直流負荷が増大し、直流電源装置の大容
量化が必要とされるようになってきた。

しかしながら、これらのピーク直流負荷に見合う容量を
もった直流電源装置を装備することは、装置全体の大型
化、重量化を招くばがりでなく、コスト高の原因にもな
る。

このため、大電流を要求されるのはＤＣサーボモータの
スタート、ストップ時などの限られた時間帯であること
に着目し、これらの一時的または過渡的な大電流は、直
流出力側の接続されたバッテリで補なうようにすること
により、直流電源装置そのものは小型かっ、小容量にす
る試みが従来からなされている。

第３図は、前記のような従来の直流電源装置の一例を示
す回路図である。

電源スィッチ１０が投入されると、整流器１２が交流型
［１４によって付勢され、コンデンサ６は図示の極性に
充電される。コンバータトランス２０の１次巻線は、ド
ライブ用スイッチング素子２２と直列に前記コンデンサ
１６の両端子に接続される。

ドライブ用スイッチング素子２２が、後述するようにオ
ン・オフ制御されると、前記１次巻線にパルス状の電流
が流れるので、その２次巻線にはパルス状の電圧が発生
し、これが整流器３０。

３２、およびチョークコイル３４によって整流、平滑化
され、コンデンサ３６が充電される。

コンバータトランス２０の１次巻線に並列接続されたコ
ンデンサ２４および抵抗２６はスナバ回路を構成する。

直流出力端子４０．４２にはＤＣサーボモータなどの直
流負荷が接続される。直流出力電圧は分圧抵抗４４．４
６で検出され、差動増幅器４８の反転入力端子に供給さ
れる。

一方、直流負荷電流はＣＴ（電流変成器）５０によって
検出され、整流器５２および抵抗５４で電圧信号に変換
されて差動増幅器４８の非反転入力端子に供給される。

差動増幅器４８は、前記両人力の差に比例した直流出力
信号を比較器５６の反転入力端子に入力する。比較器５
６の非反転入力端子には、鋸歯状波発生回路５８からの
鋸歯状波信号が入力される。

バッテリ６０は、リレー接点１８Ａならびに並列接続の
抵抗６４、ダイオード６２と直列に、直流出力端子４０
．４２の間に接続される。コンデンサ１６の端子電圧が
予定値にまで上昇されると入力モニターリレー１８が励
起され、その接点１８Ａが閉成される。

それ故に、直流出力端子４０の電圧がバッテリ６０の充
電電圧より高いときは、抵抗６４を介してバッテリ６０
が充電され、一方向流出力端子４０の電圧がバッテリ６
０の充電電圧より低いときは、ダイオード６２を介して
、バッテリ６０から負荷に直流電流が供給される。

予め設定された出力直流電圧（差動増幅器４８の反転入
力）、およびコンバータトランス２０の２次側電流（差
動増幅器４８の非反転入力）に比較して、検出された２
次側電流が過大になると、差動増幅器４８の出力が上昇
して比較器５６の出力パルス期間が短く　（デユーティ
比が小さく）なる。

これによって、ドライブ用スイッチング素子２２の導通
期間が短くなり、コンバータトランス２０に投入される
エネルギガ減少するので２次側電流も減少する。

反対に、２次側電流が過小なると、差動増幅器４８の出
力が低下して比較器５６の出力パルス期間が長く（デユ
ーティ比が大きく）なる。これによって、ドライブ用ス
イッチング素子２２の導通期間が長くなり、コンバータ
トランス２０に投入されるエネルギが増大するので、２
次側電流値も減少する。

このようにして、前記２次側電流値は一定に保たれる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

すなわち、従来の装置では、バッテリが出力直流端子に
単純にフロート接続されているので、直流電源装置の正
常動作中においても充分なバッテリの充電が行なわれず
（満充電状態にすることができず）、このために、ＤＣ
サーボモータのスタート時などのように、大電流を必要
とする場合にバッテリから充分な電流を供給することが
できず、サーボモータの高速応答ができなかったり、バ
ッテリ寿命が短くなったりするなどの欠点があった。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、必要な時以外はバッテ
リの放電を止め、放電停止中は、直流出力電圧よりも僅
かに高い電圧で前記バッテリを充電することにより、バ
ッテリを常に満充電状態に保持し、バッテリの寿命劣化
及び能力（放電電流）の維持向上をはかろうとするもの
であり、その具体的手段として、直流出力電圧よりも高
い電圧を有するバッテリ充電用電源を準備すると共に、
コンバータトランスの２次側電流を検出し、２次側電流
が予定値以下のときは、前記充電用電源によってバッテ
リを満充電状態にする一方、２次側電流が予定値以上の
ときは、バッテリを負荷に接続して放電させるように構
成した点に特徴がある。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

図において、第３図と同一の符号は、同一または同等部
分をあられしている。

バッテリ６０はスイッチング素子５７を介して直流出力
端子４０に接続される。この例では、スイッチング素子
５７はトランジスタであり、そのベースには第２の電流
変成器５１の出力を整流した直流電圧が印加される。

負荷電流が予定値より小さいときは、整流器５３の出力
電圧がゼナーダイオード５５のゼナー電圧を超えること
はなく、シたがってスイッチング素子５７のベース電流
は供給されないので、スイッチング素子５７はオフ状態
を維持する。

このとき、充電回路３５はダイオード３１を介してコン
バータトランス２０の２次巻線出力量圧を供給され、バ
ッテリ６０を充電する。バッテリ６０は直流出力端子４
０の出力電圧より高目の電圧で充電されるので、定常状
態においてはバッチリ６０は満充電状態になる。

サーボモータの起動などのために負荷直流が予定値より
大きくなると、スイッチング素子５７が導通し、バッテ
リ６０からスイッチング素子５７および直流出力端子４
０を介して負荷に直流が供給される。

これと同時に電流変成器５０の出力も増大するので、前
に第３図に関して述べたようにして、ドライブ用スイッ
チング素子２２の導通期間が短（なり、コンバータトラ
ンス２０に投入されるエネルギは減少する。

このようにして、コンバータトランス２０の２次側電流
値の変化は抑えられ、２次側電流値は設定値に保持され
る。

なお、直流出力端子４０．４２が短絡状態になったとき
は、差動増幅器４８の出力が急上昇するので、比較器５
６の出力は実質上０となり、ドライブ用スイッチング素
子２２は開放状態になる。

以上のように、コンバータトランス２０の２次側電流値
に基づくスイッチング素子５７のオン・オフ制御により
、２次側電流値が小さい間は、バッテリ６０が直流出力
端子４０から切離されて、その端子電圧より高目に満充
電される。

また、反対に２次側電流値が大きくなると、バッテリ６
０が直流出力端子４０に接続されて放電することにより
、所要の大負荷電流を供給する一方、２次側電流値の増
加が抑制されるので、コンバータトランス２０およびド
ライブ用スイッチング素子２２に流れる電流のピーク値
が抑制されて平均化される。これによって前記部分での
電力損失が低減される。

第２図は第１図の実施例に用いるのに好適な電流変成器
の結線図である。鉄心４７には、１次側巻線４９および
２次側巻線５０Ｓ、５１Ｓが巻回されている。鉄心を共
用することにより、電流変換器を小型コンパクトにする
ことができる。

もちろん、電流変成器５０および５１は別個のものを２
個用いてもよいし、あるいはこれらを共用して１個とし
、その出力を２分してもよい。

また、スイッチング素子５７としては、ＳＣＲなどを用
いてもよい。この場合は、バッテリ６０からの放電電流
がＳＣＨの保持電流以下に減少したときにＳＣＲがオフ
状態となり、バッテリ６０は充電状態に復旧する。

さらに、第１図の実施例では、コンバータトランス２０
の２次側巻線の出力から直接、平滑チョークコイル３４
を介さずにバッテリ６０の充電回路に給電しているが、
その代りに直流出力端子４０から給電し、これを幾分昇
圧して充電に用いていもよく、あるいは独立の電源から
充電するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）定常または低負荷時にバッテリを直流出力電圧よ
り高目の満充電状態にすることができるので、バッテリ
の寿命損失を低減できるばかりでなく、サーボモータの
スタート時などの大電流が必要な場合にも、バッテリか
ら放電させることにより、必要十分な負荷電流を供給す
ることができる。

（ａ　前記（１）により、電源容量を小さく抑え、小型
軽量化、およびコスト低減を達成することができる。

（３）　　コンバータトランスおよびドライブ用スイッ
チング素子に流れる電流のピーク値が抑制され、平均化
されるので、この部分での電力損失を低減することでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。 第２図は第１図の実施例に用いるのに好適な電流変成器
の結線図である。 第３図は従来の直流電源装置の一例を示す回路図である
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源と、前記交流電源に接続されてこれを整
   流する整流手段と、前記整流手段の出力直流に、スイッ
   チング素子を介して並列に接続されたバッテリと、前記
   整流手段に流れる電流を検出する手段と、前記電流の検
   出値が予定値以上の時、スイッチング素子を導通させて
   バッテリからの放電電流を出力直流電流に重畳する手段
   と、前記スイッチング素子が非導通のとき、バッテリに
   充電する手段とを具備したことを特徴とする直流電源装
   置。
2. （２）交流電源は、整流手段に接続された２次巻線およ
   び、ドライブ用スイッチング素子を介して直流電源に接
   続された１次巻線を含むコンバータトランスを具備した
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の直流
   電源装置。
3. （３）１次巻線および２次巻線を有するコンバータトラ
   ンスと、ドライブ用スイッチング素子を介して１次巻線
   に接続された直流電源と、２次巻線に接続された整流手
   段と、前記整流手段の出力直流に、スイッチング素子を
   介して並列に接続されたバッテリと、前記整流手段に流
   れる電流を検出する手段と、前記電流の検出値が予定値
   以上の時、スイッチング素子を導通させてバッテリから
   の放電電流を出力直流電流に重畳する手段と、前記スイ
   ッチング素子が非導通のとき、バッテリに充電する手段
   と、前記整流手段に流れる電流の大きさに応じて、前記
   電流が大きいほど、ドライブ用スイッチング素子が導通
   状態となるデューティ比を小とするように制御する手段
   とを具備したことを特徴とする直流電源装置。
4. （４）整流手段に流れる電流を検出する手段は１つの１
   次巻線と２つの２次巻線を有する電流変成器であり、前
   記２次巻線の一方の出力に応答してスイッチング素子の
   導通が制御され、他方の出力に応答してドライブ用スイ
   ッチング素子の導通が制御されることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第３項記載の直流電源装置。