(57)【要約】【課題】  簡単な構成により、低負荷時に通常負荷時用レギュレータの動作を停止させることで低負荷時の効率を向上させる。【解決手段】  制御部１１１は、低負荷時用レギュレータ１１０の出力電圧が３．４Ｖとなるよう主スイッチング素子Ｑ１１１をスイッチング駆動する。また制御部１１１は、保護機能として、出力負荷電流が０．５Ａを超えると出力電圧が垂下するような制御を行う。制御部１２１は、通常負荷用レギュレータ１２０の出力電圧が３．３Ｖとなるよう主スイッチング素子Ｑ１２１をスイッチング駆動する。さらに、出力端における電圧が３．３Ｖの制御電圧よりも継続して高くなると主スイッチング素子Ｑ１２１の駆動を停止する。【選択図】  図１
2006025553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレギュレータと第２のレギュレータを備え、それぞれのレギュレータの出力端子が負荷に共通に接続される電源装置であって、
前記第１のレギュレータは、前記負荷に供給する出力電流が所定値以下のときは第１の所定電位の第１の出力電圧を前記出力端子に出力し、該第１の出力電圧は前記出力電流が前記所定値よりも大きくなると前記第１の所定電位より垂下するように制御され、
前記第２のレギュレータは、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第１の所定電位よりも低い第２の所定電位の第２の出力電圧を前記出力端子に出力し、前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１のレギュレータからの前記第１の出力電圧が前記第２のレギュレータに前記出力端子を介して供給されることで出力が停止されるように制御され、
前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１のレギュレータからの前記第１の出力電圧を前記負荷に出力し、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第２のレギュレータからの前記第２の出力電圧を前記負荷に出力することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
第１の出力端子を有する第１のレギュレータと、負荷に接続される第２の出力端子を有する第２のレギュレータと、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子の間に接続された電圧降下手段とを備えた電源装置であって、
前記第１のレギュレータは、第１の所定電位の第１の出力電圧を前記第１の出力端子に出力し、
前記第２のレギュレータは、前記第１の所定電位よりも低い第２の所定電位の第２の出力電圧を前記第２出力端子に出力し、
前記電圧降下手段による電圧降下は、前記負荷に供給する出力電流が所定値以下のときは前記第１の所定電位と前記第２の所定電位の差分と等しいか該差分よりも小さくなり、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは該差分よりも大きくなるように設定されており、
前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１の出力電圧が前記電圧降下手段を介して降下された電圧を前記第２の出力端子に出力し、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第２の出力電圧を前記第２の出力端子に出力することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、特に詳細には、プリンタ、複写機、ファックスなど待機時と動作時で消費電力が大きく変化する機器に用いて好適な電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スイッチングレギュレータやチョッパレギュレータはスイッチング素子とコンデンサ、インダクタを有し、スイッチング素子の開閉により、インダクタに蓄えられる磁気エネルギーとコンデンサに蓄えられる静電エネルギーの受け渡しを断続的に行い、所望の安定した出力電圧を得る。近年の機器待機時の電力消費量削減の動きに対し、負荷が極めて低くなったときのレギュレータの効率の低下に対し様々な手法が提案されている。
【０００３】
たとえば、スイッチング素子のオン時間を一定とし、周波数を変化させて出力電圧を制御する手法や、低負荷時は発振周波数を強制的に低下させる手法などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０５４５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の手法は複雑な制御を必要とするため、設計が難しいことが多い。また、部品点数も増加するため、大きなコストアップを招いたり、専用のＩＣが必要となりシステムの規模が増大するという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成により低負荷時に通常負荷時用レギュレータの動作を停止させることで上記の課題を解決した電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、第１のレギュレータと第２のレギュレータを備え、それぞれのレギュレータの出力端子が負荷に共通に接続される電源装置であって、前記第１のレギュレータは、前記負荷に供給する出力電流が所定値以下のときは第１の所定電位の第１の出力電圧を前記出力端子に出力し、該第１の出力電圧は前記出力電流が前記所定値よりも大きくなると前記第１の所定電位より垂下するように制御され、前記第２のレギュレータは、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第１の所定電位よりも低い第２の所定電位の第２の出力電圧を前記出力端子に出力し、前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１のレギュレータからの前記第１の出力電圧が前記第２のレギュレータに前記出力端子を介して供給されることで出力が停止されるように制御され、前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１のレギュレータからの前記第１の出力電圧を前記負荷に出力し、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第２のレギュレータからの前記第２の出力電圧を前記負荷に出力することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る別の電源装置は、第１の出力端子を有する第１のレギュレータと、負荷に接続される第２の出力端子を有する第２のレギュレータと、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子の間に接続された電圧降下手段とを備えた電源装置であって、前記第１のレギュレータは、第１の所定電位の第１の出力電圧を前記第１の出力端子に出力し、前記第２のレギュレータは、前記第１の所定電位よりも低い第２の所定電位の第２の出力電圧を前記第２出力端子に出力し、前記電圧降下手段による電圧降下は、前記負荷に供給する出力電流が所定値以下のときは前記第１の所定電位と前記第２の所定電位の差分と等しいか該差分よりも小さくなり、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは該差分よりも大きくなるように設定されており、前記出力電流が前記所定値以下のときは前記第１の出力電圧が前記電圧降下手段を介して降下された電圧を前記第２の出力端子に出力し、前記出力電流が前記所定値よりも大きいときは前記第２の出力電圧を前記第２の出力端子に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、複雑な制御を行うことなく低負荷時の効率の良い電源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明に係る電源装置の一実施の形態である並列電源装置の回路図である。
図１の並列電源装置の入力電圧は２４Ｖであり、出力電圧の精度は３．３Ｖ±１０％である。
また、出力負荷電流は機器の動作時が４Ａ、待機時が０．３Ａとする。
【００１１】
図１において、低負荷時用レギュレータ１１０および通常負荷時用レギュレータ１２０は降圧チョッパレギュレータであり、それぞれ制御部１１１、１２１を備えている。両制御部はＩＣで構成される。低負荷時用レギュレータ１１０は出力負荷電流が０．３Ａのときに最も高い効率を有するよう設計されている。通常負荷時用レギュレータ１２０は出力負荷電流が４Ａのときに最も高い効率を有するよう設計されている。
【００１２】
低負荷時用レギュレータ１１０は制御部１１１の他に、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される主スイッチング素子Ｑ１１１、インダクタＬ１１１、電解コンデンサＣ１１１、および回生用ダイオードＤ１１１を備えている。
【００１３】
主スイッチング素子Ｑ１１１は制御部１１１によりスイッチング駆動される。制御部１１１は、低負荷時用レギュレータ１１０の出力電圧が３．４Ｖとなるよう主スイッチング素子Ｑ１１１をスイッチング駆動して制御を行う。また制御部１１１は、保護機能として、出力負荷電流が０．５Ａを超えると出力電圧が垂下するような制御を行う。
【００１４】
通常負荷時用レギュレータ１２０は制御部１２１の他に、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される主スイッチング素子Ｑ１２１、インダクタＬ１２１、電解コンデンサＣ１２１、および回生用ダイオードＤ１２１を備えている。
【００１５】
主スイッチング素子Ｑ１２１は制御部１２１によりスイッチング駆動される。制御部１２１は、通常負荷用レギュレータ１２０の出力電圧が低負荷時用レギュレータ１１０の出力電圧である３．４Ｖよりも低い３．３Ｖとなるよう主スイッチング素子Ｑ１２１をスイッチング駆動して制御を行う。
【００１６】
また制御部１２１は、保護機能として、出力負荷電流が５Ａを超えると出力電圧が垂下するような制御を行う。この保護機能は本願発明の要件ではない。制御部１２１はさらに、通常負荷時用レギュレータ１２０の出力端における電圧が上昇して、設定した３．３Ｖの制御電圧よりも継続して高くなると主スイッチング素子Ｑ１２１の通常負荷時のスイッチング駆動、すなわち発振を停止するように制御する。つまり制御部１２１は、低負荷時用レギュレータ１１０の出力電圧に負荷依存性を持たせ、低負荷時に出力電圧が高く、重負荷時に低くなるようにするものである。
【００１７】
上記機能を備えた並列電源装置においては、低負荷である機器待機時は低負荷用レギュレータ１１０の出力電圧である３．４Ｖが通常負荷時用レギュレータ１２０の出力となり、継続的に通常負荷時用レギュレータ１２０の制御電圧よりも高くなる。このため、低負荷時に制御部１２１は主スイッチング素子Ｑ１２１の駆動を停止し、低負荷時の効率を向上できる。また、通常負荷時は出力負荷電流が４Ａとなるため、低負荷用レギュレータ１１０の出力電圧は３．４Ｖより垂下する。このため、通常負荷時用レギュレータ１２０が動作し、出力電圧は３．３Ｖに保たれる。
【００１８】
このように本実施形態では、低負荷時は通常負荷時用レギュレータの発振は停止し、低負荷時用レギュレータのみを動作させ、また、通常負荷時は低負荷時用レギュレータの出力電圧が低下するため、通常負荷時用レギュレータが動作して出力電圧を維持し、低負荷時の効率を向上することができる。
【００１９】
図２は本発明に係る電源装置の別の実施の形態である並列電源装置の回路図である。
【００２０】
本実施の形態は、低負荷時用レギュレータ２１０の制御部１１１に過負荷保護機能が無く、０．５Ａを超えても出力電圧が垂下しない場合の実施の形態である。本実施の形態は、図２に示すように、低負荷時用レギュレータ２１０の出力端と通常負荷時用レギュレータ１２０の出力端の間に電圧降下手段として抵抗Ｒ１１１を追加することにより、上記と同様の機能を実現したものである。
【００２１】
抵抗Ｒ１１１の抵抗値は、低負荷時には低負荷用レギュレータ２１０の出力電圧である３．４Ｖと通常負荷用レギュレータ１２０の出力電圧である３．３Ｖの差分０．１Ｖと等しいか差分０．１Ｖよりも小さくなり、通常負荷時には差分０．１Ｖよりも大きくなるように設定すればよい。
【００２２】
したがって、出力負荷電流が０．３Ａのときに抵抗Ｒ１１１による電圧降下が０．１Ｖ以下であり、出力負荷電流が３Ａのときに抵抗Ｒ１１１による電圧降下が０．１Ｖ以上であれば上記と同様の機能を実現でき、計算上は０．０３３３３３〜０．３３３３３３Ωの値に抵抗Ｒ１１１を設定すれば良い。入手の容易さからは０．１Ω程度の値が好ましい。
【００２３】
なお、上記実施の形態において低負荷時用レギュレータ２１０，１１０と通常負荷時用レギュレータ１２０の入力端が一つの直流電源に共通に接続され、２４ボルトの直流電源と負荷の間に２つのレギュレータが並列に接続される構成を示したが、直流電源は必ずしも共通に使用する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施の形態である並列電源装置の回路図である。
【図２】本発明に係る電源装置の別の実施の形態である並列電源装置の回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１０，２１０  低負荷時用レギュレータ
１２０  通常負荷時用レギュレータ
ＩＣ１１１，ＩＣ１２１  制御部（降圧チョッパレギュレータ用制御ＩＣ）
Ｒ１１１  抵抗
【図１】
2006025553.tif 000003
【図２】
2006025553.tif 000004