(57)【要約】【課題】簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することができる。【解決手段】交流電源１の交流電圧を検出する電圧検出部２００と、交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出部３００と、電圧検出部２００により検出された交流電圧とゼロクロス検出部３００の検出結果に応じて、ゼロクロス信号を出力するゼロクロス出力部４００と、ゼロクロス検出部３００への交流電圧の入力を制御する交流電源接続制御部１００と、電力を供給される交流負荷部９の状態に応じて交流電源接続制御部１００を制御するとともに、交流負荷部９の状態とゼロクロス信号に基づいて、交流負荷部９への電力供給の可否を制御する制御信号を出力する交流負荷位相制御部８と、を備える。【選択図】図２
2015111204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記交流電圧と前記ゼロクロス検出手段の検出結果に応じて、ゼロクロス信号を出力するゼロクロス出力手段と、
前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力を制御する入力制御手段と、
電力を供給される負荷の状態に応じて前記入力制御手段を制御するとともに、前記負荷の状態と前記ゼロクロス信号に基づいて、前記負荷への電力供給の可否を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電力を供給される負荷の状態は、所定の電力を消費する第一の装置状態、前記第一の装置状態よりも消費電力の少ない第二の装置状態、又は前記第二の装置状態よりも消費電力の少ない第三の装置状態のいずれかの状態であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷が前記第一の装置状態の場合には前記ゼロクロス検出手段へ前記交流電圧を入力するように前記入力制御手段を制御し、前記負荷が前記第二の装置状態の場合には前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力を遮断するように前記入力制御手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
更に前記ゼロクロス検出手段に電力を供給する電力供給手段を備え、
前記制御手段は、前記第三の装置状態の場合には、前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力を遮断するように前記入力制御手段を制御するとともに、前記電力供給手段の動作を停止することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記入力制御手段はフォトカプラを有し、
前記制御手段は、前記フォトカプラの導通又は非導通を制御することにより、前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力、又は入力の遮断を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記入力制御手段はリレーを有し、
前記制御手段は、前記リレーの接点の閉塞又は開放を制御することにより、前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力、又は入力の遮断を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の電源装置。
【請求項７】
前記ゼロクロス出力手段は、
前記負荷が前記第一の装置状態の場合には、前記交流電圧の電圧が０ボルト近傍以上であればハイレベル、０ボルト近傍未満であればローレベルのゼロクロス信号を出力し、
前記負荷が前記第二の装置状態の場合には、前記交流電圧の電圧に応じて、ローレベル又はハイレベルのゼロクロス信号を出力し、
前記負荷が前記第三の装置状態の場合には、ハイレベルのゼロクロス信号を出力することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記ゼロクロス出力手段は、前記交流電圧に応じてオン又はオフするトランジスタと、前記トランジスタと並列に接続されたＬＥＤとフォトトランジスタとを有し前記ゼロクロス信号を出力するフォトカプラと、を有することを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記電圧検出手段は、ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードに接続されたスイッチング素子と、前記負荷が前記第一の装置状態の場合には前記交流電圧により充電されるコンデンサと、を有し、
前記負荷が前記第一の装置状態の場合には、
前記スイッチング素子には、前記ツェナーダイオードを介して、前記交流電圧が０ボルト近傍以上であれば前記交流電圧が印加され、前記交流電圧が０ボルト近傍未満であれば前記コンデンサに充電された電圧が印加され、
前記負荷が前記第二の装置状態又は前記第三の装置状態の場合には、
前記スイッチング素子には、前記ツェナーダイオードを介して、前記交流電圧が印加され、
前記スイッチング素子は、前記ツェナーダイオードを介して印加される前記交流電圧が所定の電圧以上であればオンし、前記所定の電圧未満であればオフすることを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子は、前記ゼロクロス出力手段の前記トランジスタ及び前記フォトカプラの前記ＬＥＤに接続されていることを特徴とする請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記負荷が前記第二の装置状態又は前記第三の装置状態の場合には、前記ゼロクロス出力手段の前記フォトカプラの前記ＬＥＤを駆動する電力が供給されないことを特徴とする請求項１０に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記負荷が前記第一の装置状態の場合には、前記ゼロクロス信号に基づいて、前記負荷への電力供給の可否を制御する前記制御信号を出力し、前記負荷が前記第二の装置状態又は前記第三の装置状態の場合には、前記負荷への電力供給を遮断する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１３】
シートに画像形成を行う画像形成手段と、
電力が供給されると発熱する発熱体と前記発熱体への前記電力の供給を制御する供給制御手段とを有し、前記画像形成手段により画像形成を行ったシートを加熱定着する定着手段と、
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の電源装置と、を備え、
前記供給制御手段は、前記電源装置から出力された前記負荷への電力供給の可否を制御する前記制御信号に基づいて、前記発熱体への前記交流電源からの電力供給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の入力電圧のゼロクロスポイントを検出し、交流電源からの入力電圧が低下もしくは遮断されたことを検出する電源装置、及び電源装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置では、交流電源からの入力が切断されたことを検出するために、入力される交流電圧のゼロクロスポイントの検出を行い、ゼロクロスポイントの検出ができない状態が続くと、交流電源からの入力が切断された状態であると判断している。例えば特許文献１では、交流電源から入力される交流電圧を整流平滑した後の直流電圧を監視することにより、入力電圧が遮断されたことを検出する回路構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７２９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、交流電圧が低下した状態を検出することができる回路構成が開示されている。開示された回路構成では、交流電源から入力された交流電圧を整流回路で整流した後、平滑コンデンサで平滑して、平滑コンデンサ両端の直流電圧を低入力電圧保護回路内の抵抗で分圧することにより、入力された交流電圧の低下の検出を行っている。そのため、抵抗分圧に使用する複数の抵抗において、常に電力が消費されることになる。例えば、抵抗値の大きい抵抗を用いて抵抗分圧した場合には、そのときに抵抗に流れる電流が数ｍＡ（ミリアンペア）程度であったとしても、常に数百ｍＷ（ミリワット）の電力損失が発生することとなり、消費電力の低減化という課題があった。
【０００５】
また、特許文献１に開示された回路では、交流電源からの入力が遮断されたことを検出する入力断検出回路や、入力電圧の低下を検出する低入力電圧保護回路等の複数の出力を回路間で接続する場合、各々の出力を接続するための回路構成が必要となる。例えば、複数の出力を各々の信号線で、経路を別々に設けて接続する場合には、各々の回路パターンやワイヤ配線やコネクタによる接続が必要となる。その結果、回路規模が大きくなり、回路構成が複雑になるという課題がある。更に、特許文献１の入力断検出回路は、入力される交流電圧の遮断状態を検出した場合には、出力トランジスタにより出力する構成である。また、低入力電圧保護回路は平滑コンデンサ両端の高電圧を抵抗分圧して電圧検出を行うことから、高耐圧に対応した抵抗で回路を構成する必要があった。更に、交流電圧の低電圧検出を出力するトランジスタの配置も必要であり、回路部品数が多い回路構成となっている。
【０００６】
本発明はこのような状況のもとでなされたもので、簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。
【０００８】
（１）交流電源の交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出手段と、前記電圧検出手段により検出された前記交流電圧と前記ゼロクロス検出手段の検出結果に応じて、ゼロクロス信号を出力するゼロクロス出力手段と、前記ゼロクロス検出手段への前記交流電圧の入力を制御する入力制御手段と、電力を供給される負荷の状態に応じて前記入力制御手段を制御するとともに、前記負荷の状態と前記ゼロクロス信号に基づいて、前記負荷への電力供給の可否を制御する制御信号を出力する制御手段と、を備えることを特徴とする電源装置。
【０００９】
（２）シートに画像形成を行う画像形成手段と、電力が供給されると発熱する発熱体と前記発熱体への前記電力の供給を制御する供給制御手段とを有し、前記画像形成手段により画像形成を行ったシートを加熱定着する定着手段と、前記（１）の電源装置と、を備え、前記供給制御手段は、前記電源装置から出力された前記負荷への電力供給の可否を制御する前記制御信号に基づいて、前記発熱体への前記交流電源からの電力供給を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電源装置の回路構成を説明するブロック図
【図２】実施例１の電源装置の回路図
【図３】実施例１の制御シーケンスを説明するフローチャート
【図４】実施例１の電源装置の波形図
【図５】実施例１の電源装置の波形図
【図６】実施例１の電源装置の波形図
【図７】実施例２の電源装置の回路構成を説明するブロック図
【図８】実施例２の電源装置の回路図
【図９】実施例３の画像形成装置、定着装置の構成を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
［電源装置の概要］
図１は、実施例１の電源装置の回路構成を示す機能ブロック図である。図１において、交流電源１から入力された交流電圧は、ブリッジダイオードで構成される整流部２により全波整流され、全波整流された後の直流電圧は、平滑部３により平滑化される。電源部７は、スイッチング電源であり、平滑部３にて平滑化された直流電圧が入力され、降圧された電圧を出力する。
【００１４】
交流電源接続制御部１００は、交流負荷位相制御部８からの電圧出力指示に基づいて、交流電源１から入力された交流電圧を、後段の電圧検出部２００やゼロクロス検出部３００へ出力する。電圧検出部２００は、交流電源１から入力された交流電圧の電圧を監視し、電圧低下を検出するとゼロクロス出力部４００に検出信号を出力する。ゼロクロス検出部３００は、交流電源１からの交流電圧の電圧値が０ボルト付近（ゼロクロス）であることを検出すると、ゼロクロス出力部４００に検出信号を出力する。ゼロクロス出力部４００は、ゼロクロス検出部３００から出力されたゼロクロス検出信号と、電圧検出部２００から出力された電圧低下検出信号に基づいて、交流負荷位相制御部８にゼロクロス信号を出力する。ゼロクロス電源供給部５００は、交流負荷位相制御部８からの電力供給指示に基づいて、電源部７からゼロクロス出力部４００への電力の供給又は遮断を行う。
【００１５】
交流負荷位相制御部８は、交流電源接続制御部１００やゼロクロス電源供給部５００に出力指示を行うと共に、交流負荷部９における負荷への電力供給を制御する。交流負荷部９は、交流負荷位相制御部８からの電力供給指示に基づいて、接続されている負荷に交流電源１からの電力（交流電圧ＶＡＣ）を供給し、電力が消費される。交流負荷部９は、例えば、実施例３において後述する画像形成装置に設けられた定着装置であり、定着装置は、交流電源１からの電力を、例えば位相制御や波数制御等により、一定温度の熱に変換するヒータを有する。
【００１６】
［電源装置の回路構成］
図２は、図１で示した電源装置の機能ブロック図の詳細な構成を表した回路図である。以下では、図２を参照しながら、各機能ブロックの回路構成について説明する。
【００１７】
（交流負荷位相制御部）
制御手段である交流負荷位相制御部８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号（ゼロクロス信号）に基づいて、ＤＲＶ＿ＯＵＴ端子から交流負荷部９に電力供給の可否を指示する電力供給指示信号を出力し、交流負荷部９における負荷への電力供給を制御する。また、交流負荷位相制御部８は、／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子と、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子を備えている。／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からは、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧検出部２００及びゼロクロス検出部３００への出力要否を指示する制御信号が交流電源接続制御部１００に出力される。また、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からは、電源部７からゼロクロス出力部４００への電力供給の要否を指示する制御信号がゼロクロス電源供給部５００に出力される。本実施例の電源装置が電力供給する負荷を有する電子機器は、後述する３つの装置状態、状態１〜状態３を有している。例えば、第一の装置状態である状態１は電子機器が通常の運用状態、第二の装置状態である状態２は電子機器が状態１よりも消費電力が少ない待機状態、第三の装置状態である状態３は電子機器が状態２よりも更に消費電力が少ないスリープ状態であることを指す。そして、交流負荷位相制御部８は、電子機器の装置状態に基づいて、上述した２つの制御信号の出力レベル（ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベル）を決定する。
【００１８】
交流負荷位相制御部８は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する。ＲＯＭは、ＣＰＵが電源装置や交流負荷部９の動作を制御するためのプログラムやデータが格納されたメモリであり、ＲＡＭは、ＣＰＵが実行する制御プログラムが一時的に情報を保存するために使用されるメモリである。また、ＣＰＵは、時間計測を行うタイマ機能を備えている。交流負荷位相制御部８は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが１つのＩＣ（集積回路）に収容されたワンチップマイコンや、電源部７の出力電圧ＶＣＣの出力電流を検出して、交流負荷部９において負荷への接続状態を切り替える回路等であってもよい。
【００１９】
（交流負荷部）
交流負荷部９は、電源装置から電力供給を受ける、上述した電子機器の負荷を指す。交流負荷部９は、交流電源１から交流電圧ＶＡＣが入力され、交流負荷位相制御部８のＤＲＶ＿ＯＵＴ端子からは、電力供給指示信号がＤＲＶ＿ＩＮ端子に入力される。電力供給指示信号は、負荷への電力供給が可能な場合にはハイレベル、負荷への電力供給を遮断するときにはローレベルとなり、交流負荷部９は、電力供給指示信号の信号レベルに応じて、負荷への電力供給を制御する。
【００２０】
（電源部）
電源部７は、平滑部３の平滑コンデンサで平滑された直流電圧、すなわち平滑コンデンサの両端電圧であるＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧を直流電圧ＶＣＣに変換するフライバック方式のスイッチング電源である。ＤＣＨ端子は平滑コンデンサの電位の高い側の端子を指し、ＤＣＬ端子は平滑コンデンサの電位が低い側の端子を指す。電源ＩＣ１０は、電源部７のスイッチング素子である電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）１１のスイッチング動作を制御する。トランス１２では、ＦＥＴ１１のオン・オフ動作によって、平滑コンデンサの充電電圧であるＤＣＨ−ＤＣＬ間電圧が一次巻線１２ａに印加され、二次巻線１２ｃと補助巻線１２ｂには、それぞれの巻線数に比例した電圧が出力される。なお、二次巻線１２ｃと補助巻線１２ｂの巻回方向は、一次巻線１２ａに対して逆方向となっている。二次巻線１２ｃに励起された電圧は、ダイオード１４で整流され、コンデンサ１５で平滑されて、直流の出力電圧ＶＣＣとして出力される。また、出力電圧ＶＣＣは、交流負荷位相制御部８に電源電圧ＶＣＣとして入力される。
【００２１】
シャントレギュレータ１６は、電源部７の出力電圧である直流電圧ＶＣＣを抵抗１７、１８により分圧された電圧に基づいて、導通・非導通状態となる。シャントレギュレータ１６のリファレンス端子には抵抗分圧された電圧が入力され、リファレンス端子への入力電圧が所定電圧よりも高ければ、シャントレギュレータ１６は導通状態となり、逆に所定電圧よりも低ければ、非導通状態となる。シャントレギュレータ１６が導通状態になると、フォトカプラ１３のＬＥＤ（発光ダイオード）に電流が流れ、ＬＥＤが発光する。フォトカプラ１３のフォトトランジスタは、フォトカプラ１３のＬＥＤが発光しているかどうかによりオン・オフ状態が制御され、ＬＥＤが発光しているとオン状態、消灯しているとオフ状態となる。そして、電源ＩＣ１０の端子には、フォトカプラ１３のフォトトランジスタの一端が接続され、シャントレギュレータ１６、フォトカプラ１３を介して、出力電圧ＶＣＣに比例した電圧が入力されるように構成されている。抵抗１９はフォトカプラ１３のＬＥＤに流れる電流を制限する抵抗である。
【００２２】
また、補助巻線１２ｂには、抵抗２０を介してダイオード２１とコンデンサ２２が接続されている。ＦＥＴ１１が非導通状態となって一次巻線１２ａへの電圧印加が停止した後に補助巻線１２ｂに出力される出力電圧は、コンデンサ２２に充電されて平滑化される。したがって、電源部７からゼロクロス電源供給部５００に出力される電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲは、平滑化された電圧である。なお、抵抗２０はコンデンサ２２への充電電流を制限し、ダイオード２１を保護する電流制限抵抗である。ＦＥＴ１１のゲート端子には、抵抗２３、２４により分圧された電圧が印加され、抵抗２５は、ＦＥＴ１１が導通状態のときにドレイン電流の電流値を検出する抵抗である。
【００２３】
（交流電源接続制御部）
入力制御手段である交流電源接続制御部１００は、ダイオード１０１、フォトカプラ１０２、抵抗１０３、１０５、ＦＥＴ１０４から構成されている。ダイオード１０１のアノード側は交流電源１のＡＣＮ側に接続され、カソード側はフォトカプラ１０２のフォトトランジスタのコレクタ端子と電圧検出部２００の抵抗２０６に接続されている。フォトカプラ１０２のフォトトランジスタのエミッタ端子は、電圧検出部２００のダイオード２０１のアノード側とゼロクロス検出部３００の抵抗３０１に接続されている。フォトカプラ１０２のＬＥＤのカノード側はＧＮＤ（グラウンド）側に接続（接地）され、アノード側は抵抗１０３に接続されている。ＦＥＴ１０４のドレイン端子は抵抗１０３の他端に接続され、ゲート端子は交流負荷位相制御部８の／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子と抵抗１０５の一端に接続され、ソース端子は抵抗１０５の他端に接続されている。プルアップ抵抗である抵抗１０５の他端は、電源部７から入力される電源電圧ＶＣＣにプルアップ接続されている。
【００２４】
ダイオード１０１は、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣを半波整流し、半波整流された直流電圧は、フォトカプラ１０２のフォトトランジスタと電圧検出部２００の抵抗２０６に入力される。ＦＥＴ１０４のゲート端子には、交流負荷位相制御部８の／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からハイレベル又はローレベルの制御信号が入力される。ＦＥＴ１０４のゲート端子にローレベルの制御信号が入力された場合には、ＦＥＴ１０４は導通状態となり、電源電圧ＶＣＣからの出力電流が抵抗１０３を介してフォトカプラ１０２のＬＥＤに流れ、フォトカプラ１０２のＬＥＤは導通状態となる。フォトカプラ１０２のＬＥＤが導通状態になるとフォトトランジスタがオンし、その結果、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が電圧検出部２００とゼロクロス検出部３００に入力される。
【００２５】
一方、ＦＥＴ１０４のゲート端子にハイレベルの制御信号が入力された場合には、ＦＥＴ１０４は非導通状態となり、フォトカプラ１０２のＬＥＤも非導通状態となる。その結果、フォトカプラ１０２のフォトトランジスタはオフ状態なので、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧は、電圧検出部２００とゼロクロス検出部３００に入力されない。なお、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧は、交流負荷位相制御部８の／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からの制御信号の信号レベルに関係なく、常に電圧検出部２００の抵抗２０６へ入力される。
【００２６】
（電圧検出部）
電圧検出部２００は、交流電源接続制御部１００のフォトカプラ１０２を介して半波整流された交流電圧ＶＡＣが入力される電圧入力部と、抵抗２０６と、電圧入力部と抵抗２０６経由で入力された直流電圧が所定電圧値以上かを検出する検出部から構成される。電圧入力部は、ダイオード２０１、２０５、抵抗２０２、２０４、コンデンサ２０３から構成されている。ダイオード２０１のアノード側はフォトカプラ１０２のフォトトランジスタのエミッタ端子に接続され、カソード側は抵抗２０２の一端に接続されている。抵抗２０２の他端は、ダイオード２０５のアノード側と、並列接続されたコンデンサ２０３と抵抗２０４の一端に接続されている。並列接続されたコンデンサ２０３と抵抗２０４の他端は、ＤＣＬ端子に接続されている。
【００２７】
また、検出部は、ツェナーダイオード２０７、２０９、抵抗２０８、２１０、ＭＯＳ型のＦＥＴ２１１から構成されている。ツェナーダイオード２０７のカソード側は、電圧入力部のダイオード２０５のカソード側と抵抗２０６の一端と接続されている。ツェナーダイオード２０７のアノード側は抵抗２０８の一端と接続され、抵抗２０８の他端はＦＥＴ２１１のゲート端子と、並列接続されたツェナーダイオード２０９のカソード側と抵抗２１０の一端に接続されている。並列接続されたツェナーダイオード２０９のアノード側と抵抗２１０の他端は、ＤＣＬ端子に接続されている。ＦＥＴ２１１のドレイン端子は、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤのカソード側と、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４のエミッタ端子に接続され、ＦＥＴ２１１のソース端子は、ＤＣＬ端子に接続されている。
【００２８】
交流電源接続制御部１００のフォトカプラ１０２のＬＥＤが導通状態であれば、フォトトランジスタがオンする。その結果、ダイオード１０１で半波整流された交流電圧ＶＡＣがダイオード２０１に入力され、抵抗２０２を経由して、半波整流された電圧のピーク電圧となるように、コンデンサ２０３が充電される。コンデンサ２０３に並列に接続された抵抗２０４は、コンデンサ２０３が充電されている状態では放電するように動作する。ダイオード２０５は、抵抗２０６を介してダイオード１０１で半波整流された交流電圧ＶＡＣがコンデンサ２０３の充電を行わないように設けられている。なお、コンデンサ２０３は、交流電圧ＶＡＣの半周期の期間、ＦＥＴ２１１をオンさせる電圧を印加させる電圧容量を有するものとする。
【００２９】
ツェナーダイオード２０７には、コンデンサ２０３に充電された交流電圧ＶＡＣのピーク電圧がダイオード２０５を介して、又は交流電圧ＶＡＣを半波整流された直流電圧が抵抗２０６を介して入力される。そして、入力された電圧がツェナーダイオード２０７のツェナー電圧よりも高いと、ツェナーダイオード２０７は導通状態となり、抵抗２０８、２１０により分圧された電圧がＦＥＴ２１１のゲート端子に印加される。なお、ツェナーダイオード２０９は、ＦＥＴ２１１のゲートーソース間電圧をクランプするために設けられている。ツェナーダイオード２０７のツェナー電圧は、交流電源１の入力電圧が遮断された場合、又は所定の低電圧まで低下した場合に、ツェナーダイオード２０７が非導通状態となるような電圧が選択される。また、抵抗２０６は、抵抗２０２よりも高い抵抗値とし、抵抗２０２よりも低い消費電力で、ツェナーダイオード２０７に、交流電源１からの半波整流された直流電圧を印加する。
【００３０】
（ゼロクロス検出部）
ゼロクロス検出部３００は、抵抗３０１、３０３、コンデンサ３０２、トランジスタ３０４から構成されている。抵抗３０１の一端はフォトカプラ１０２のフォトトランジスタのエミッタ端子に接続され、抵抗３０１の他端はコンデンサ３０２、抵抗３０３の一端、及びトランジスタ３０４のベース端子に接続されている。コンデンサ３０２、及び抵抗３０３の他端は、トランジスタ３０４のエミッタ端子に接続されている。トランジスタ３０４のコレクタ端子は、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤのアノード側と、ゼロクロス電源供給部５００の抵抗５０２の一端に接続されている。また、トランジスタ３０４のエミッタ端子は、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤのカソード側、及び電圧検出部２００のＦＥＴ２１１のドレイン端子に接続されている。
【００３１】
抵抗３０１とコンデンサ３０２はフィルタ回路を構成してノイズを除去する。そして、フォトカプラ１０２のフォトトランジスタを介して入力された交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧は、抵抗３０１、３０３により分圧され、分圧された電圧がトランジスタ３０４のベース端子に印加される。トランジスタ３０４のベース端子に印加された電圧が所定のしきい値電圧以上であれば、トランジスタ３０４が導通状態となり、所定のしきい値未満であれば、トランジスタ３０４は非導通状態となる。そして、トランジスタ３０４の導通状態／非導通状態が切り替わるタイミングが、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣが０ボルト付近をクロスするゼロクロスポイントである。
【００３２】
（ゼロクロス出力部）
ゼロクロス出力部は、フォトカプラ４０１と抵抗４０２から構成されている。フォトカプラ４０１に内蔵されたＬＥＤのアノード側は、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４のコレクタ端子とゼロクロス電源供給部５００の抵抗５０２に接続されている。フォトカプラ４０１のＬＥＤのカソード側は、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４のエミッタ端子と電圧検出部２００のＦＥＴ２１１のドレイン端子に接続されている。これにより、フォトカプラ４０１のＬＥＤは、電圧検出部２００により検出された交流電圧とゼロクロス検出部３００でのゼロクロスポイントの検出結果に応じて、導通状態又は非導通状態となる。一方、フォトカプラ４０１のフォトトランジスタのコレクタ端子は、抵抗４０２の一端と交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に接続されている。抵抗４０２の他端は出力電圧ＶＣＣに接続され、プルアップ抵抗となっている。フォトカプラ４０１のフォトトランジスタのエミッタ端子は、ＧＮＤ（グラウンド）に接続（接地）されている。
【００３３】
フォトカプラ４０１のＬＥＤが導通状態となるのは、次の場合である。すなわち、後述するゼロクロス電源供給部５００から電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給されている状態で、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４は非導通状態で、電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオン状態の場合である。このとき、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４は非導通状態なので、ゼロクロス検出部３００への入力電圧、すなわち交流電源接続制御部１００のダイオード１０１により半波整流された交流電圧ＶＡＣの電圧は約０ボルトである。そのため、ダイオード１０１から、電圧検出部２００の抵抗２０６に入力される直流電圧も約０ボルトである。その結果、電圧検出部２００のコンデンサ２０３に充電された電圧がツェナーダイオード２０７に入力され、ＦＥＴ２１１がオン状態となる。そして、フォトカプラ４０１のＬＥＤが導通状態となって、フォトカプラ４０１のフォトトランジスタがオンし、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子にはローレベル信号が入力される。
【００３４】
一方、フォトカプラ４０１のＬＥＤが非導通状態となるのは、次のような場合である。すなわち、電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給されていない場合や、電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給されているが電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオフ状態の場合である。また、電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給され、電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオン状態であるが、ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４が導通状態の場合にも、フォトカプラ４０１のＬＥＤが非導通状態となる。交流電源１から交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が入力されず電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオフ状態の場合には、フォトカプラ４０１のＬＥＤは非導通状態となる。この場合には、フォトカプラ４０１のフォトトランジスタはオフ状態となり、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子にはハイレベル信号が入力される。
【００３５】
（ゼロクロス電源供給部）
ゼロクロス電源供給部は、交流電圧ＶＡＣのゼロクロスポイントを検出するための電力を供給する供給部と、電力供給を制御する制御部から構成されている。供給部は、ＭＯＳ型のＦＥＴ５０１、抵抗５０２、５０３、５０４、フォトカプラ５０５から構成されている。ＦＥＴ５０１のソース端子は、電源部７のダイオード２１のカソード端子に接続され、ドレイン端子は抵抗５０２の一端に接続されている。抵抗５０２の他端はゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４のコレクタ端子と、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤのアノード側に接続されている。抵抗５０３の一端はＦＥＴ５０１のソース端子に接続され、他端はＦＥＴ５０１のゲート端子と抵抗５０４の一端に接続されている。抵抗５０４の他端はフォトカプラ５０５のフォトトランジスタのコレクタ端子に接続されている。フォトカプラ５０５のフォトトランジスタのエミッタ端子は、ＤＣＬ端子に接続されている。フォトカプラ５０５のＬＥＤのカソード側はＧＮＤ（グラウンド）に接続（接地）され、アノード側は抵抗５０６の一端に接続されている。
【００３６】
また、制御部は、ＦＥＴ５０７、抵抗５０６、５０８から構成されている。ＦＥＴ５０７のソース端子は出力電圧ＶＣＣと抵抗５０８の一端に接続され、ゲート端子は抵抗５０８の他端と交流負荷位相制御部８の／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子に接続されている。ＦＥＴ５０７のドレイン端子は、抵抗５０６に接続されている。
【００３７】
交流負荷位相制御部８の／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からの出力がローレベルの場合には、抵抗５０８の両端に生じる電位差により、スイッチ素子であるＦＥＴ５０７はオン状態となる。そして、ＦＥＴ５０７がオンすると、電流制限抵抗である抵抗５０６経由で、フォトカプラ５０５のＬＥＤに電流が流れて導通状態となり、フォトトランジスタがオン状態となる。一方、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からの出力がハイレベルの場合には、ＦＥＴ５０７はオフ状態となり、フォトカプラ５０５のＬＥＤに電流が流れず、フォトトランジスタはオフ状態となる。
【００３８】
フォトカプラ５０５のフォトトランジスタがオンすると、抵抗５０３、５０４に電流が流れる。そして、電源部７から供給される電圧である電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲを抵抗５０３、５０４で分圧した電圧がＦＥＴ５０１のゲート端子に印加される。その結果、ＦＥＴ５０１がオンし、抵抗５０２を介して、電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲがゼロクロス検出部３００とゼロクロス出力部４００に供給される。一方、フォトカプラ５０５のフォトトランジスタがオフ状態のときには、抵抗５０３、５０４に電流が流れないので、ＦＥＴ５０１はオフ状態となり、電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲがゼロクロス検出部３００とゼロクロス出力部４００に供給されない。
【００３９】
［電源装置の制御シーケンス］
図３は、交流負荷位相制御部８が本実施例の電源装置を制御する制御シーケンスを示すフローチャートである。本実施例の電子機器は、前述したように、３つの装置状態、状態１、状態２、状態３を有している。例えば、状態１は電子機器が所定の電力を消費する通常の運用状態であり、電源装置から供給される電力により電子機器内の各装置が駆動されている状態を指す。状態２は、電子機器が状態１よりも消費電力が少ない待機状態であり、電子機器内の所定の装置は電力供給されていないが、いつでも運用状態に復帰できる待機状態を指している。状態３は電子機器が状態２よりも更に消費電力が少ないスリープ状態であり、必要最小限の装置を除き、電力供給されていない状態を指す。そして、交流負荷位相制御部８は、交流負荷部９である電子機器の装置状態についての情報を不図示のＲＡＭに有している。そして、交流負荷位相制御部８は、装置状態に基づいて、上述した２つの制御信号／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮの出力レベル（ハイレベル又はローレベル）を決定する。
【００４０】
以下、図３のフローチャートを用いて、本実施例の電源装置の制御シーケンスについて説明する。ステップ（以下、Ｓとする）１００では、交流負荷位相制御部８（以下、図３の説明においては、ＣＰＵ８と略する）が、不図示のＲＡＭより、電子機器の装置状態を読み出し、交流負荷部９が状態１かどうか判断する。ＣＰＵ８は、交流負荷部９の装置状態が状態１であると判断するとＳ１０１に進み、状態１でないと判断するとＳ１１０に進む。Ｓ１０１では、ＣＰＵ８は、交流電源１の交流電圧ＶＡＣのゼロクロスポイントを検出するために、／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からローレベル信号を出力する。これにより、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００に入力される。Ｓ１０２では、ＣＰＵ８は、交流電源１の交流電圧ＶＡＣのゼロクロスポイントを検出し、ＺＲＸ信号を出力する回路に電力が供給されるように、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からローレベル信号を出力する。これにより、ゼロクロス検出部３００やゼロクロス出力部４００に、ゼロクロス電源供給部５００から電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給される。Ｓ１０１、Ｓ１０２の処理により、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が０ボルト近傍以上の場合には、ＣＰＵ８のＺＲＸ端子にハイレベルのＺＲＸ（ゼロクロス）信号が入力される。一方、半波整流された直流電圧が０ボルト近傍未満の場合には、ＣＰＵ８のＺＲＸ端子にローレベルのＺＲＸ信号が入力される。
【００４１】
Ｓ１０３では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号の状態を読み出して、ハイレベルかどうかを判断し、ハイレベルと判断した場合にはＳ１０４に進み、ローレベルと判断した場合にはＳ１０３の処理を繰り返す。Ｓ１０４では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ信号がハイレベルである時間を計測するために、タイマをリセットし、スタートさせる。Ｓ１０５では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号の状態を読み出して、ハイレベルかどうかを判断し、ハイレベルと判断した場合にはＳ１０６に進み、ローレベルと判断した場合にはＳ１０７の処理に進む。Ｓ１０６では、ＣＰＵ８は、タイマからタイマ値を読み出し、タイマ値が所定時間、例えば交流電源１の電源周波数の１０周期分の時間を経過しているかどうかを判断する。そして、ＣＰＵ８は、タイマ値が所定時間を経過していると判断した場合にはＳ１０８の処理に進み、所定時間を経過していないと判断した場合にはＳ１０５の処理に戻る。
【００４２】
Ｓ１０７では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ信号がハイレベル、ローレベルが繰り返されることにより、入力電圧が正常であると判断する。そして、ＣＰＵ８は、交流負荷部９の運用状態に合わせて、ＤＲＶ＿ＯＵＴ端子より交流負荷部９のＤＲＶ＿ＩＮ端子に制御信号を出力し、Ｓ１０３の処理に戻る。Ｓ１０８では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ信号が所定時間よりも長い時間、ハイレベルが継続されているため、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣの入力が遮断された、又は所定の電圧以下に電圧が低下したと判断し、入力電圧の異常を通知する。例えば、ＣＰＵ８は、ＤＲＶ＿ＯＵＴ端子からの出力信号をローレベルにすることにより、交流負荷部９における負荷への電力供給を停止させたり、電子機器に入力電圧の異常を報知したりする。
【００４３】
Ｓ１１０では、ＣＰＵ８は、交流負荷部９の装置状態が状態２かどうか判断し、交流負荷部９の装置状態が状態２と判断するとＳ１１１に進み、状態２でなければＳ１２０に進み、状態３の場合の処理を行う。Ｓ１１１では、ＣＰＵ８は、交流負荷部９の装置状態が状態２であるため、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下の検出は行うが、ゼロクロスポイントの検出は行わないように、／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からハイレベル信号を出力する。これにより、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００に入力されなくなる。Ｓ１１２では、ＣＰＵ８は、状態２では交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下の検出は行うので、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下を検出する回路に電力が供給されるように、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からローレベル信号を出力する。これにより、ゼロクロス電源供給部５００からゼロクロス出力部４００に電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲが供給される。Ｓ１１１、Ｓ１１２の処理により、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が所定の電圧以上のときには、電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオンするので、ＣＰＵ８のＺＲＸ端子には、ローレベルのＺＲＸ（ゼロクロス）信号が入力される。一方、半波整流された直流電圧が所定の電圧未満の場合には、電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオフするので、ＣＰＵ８のＺＲＸ端子には、ハイレベルのＺＲＸ信号が入力される。Ｓ１１３では、ＣＰＵ８は、装置状態が状態２の場合には、交流負荷部９において負荷への電力供給が行われないため、ＤＲＶ＿ＯＵＴ端子からの出力信号をローレベルにして、交流負荷部９における負荷への電力供給を停止させる。
【００４４】
Ｓ１１４では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号の状態を読み出して、ハイレベルかどうかを判断し、ハイレベルと判断した場合にはＳ１１５に進み、ローレベルと判断した場合にはＳ１１４の処理を繰り返す。Ｓ１１５では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ信号がハイレベルである時間を計測するために、タイマをリセットし、スタートさせる。Ｓ１１６では、ＣＰＵ８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号の状態を読み出して、ハイレベルかどうかを判断し、ハイレベルと判断した場合にはＳ１１７に進み、ローレベルと判断した場合にはＳ１１４の処理に戻る。Ｓ１１７では、ＣＰＵ８は、タイマからタイマ値を読み出し、タイマ値が所定時間を経過しているかどうかを判断し、経過していると判断した場合にはＳ１０８の処理に進み、経過していないと判断した場合にはＳ１１６の処理に戻る。
【００４５】
Ｓ１２０では、ＣＰＵ８は、交流負荷部９の装置状態が状態３であるため、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下の検出もゼロクロスポイントの検出も行わないため、／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子からハイレベル信号を出力する。これにより、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００に入力されなくなる。Ｓ１２１では、ＣＰＵ８は、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下の検出もゼロクロスの検出も行わないため、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００に電力が供給されないように、／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子からハイレベル信号を出力する。これにより、ゼロクロス電源供給部５００からの電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲの供給が遮断される。Ｓ１２０、Ｓ１２１の処理により、装置状態が状態３の場合には、交流電源１の交流電圧ＶＡＣの電圧低下の検出もゼロクロスポイントの検出も行われない。そのため、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のフォトトランジスタはオフ状態のままとなり、ＣＰＵ８のＺＲＸ端子にはハイレベルのＺＲＸ信号が入力される。Ｓ１２２では、ＣＰＵ８は、装置状態が状態３の場合には、交流負荷部９において負荷への電力供給が行われないため、ＤＲＶ＿ＯＵＴ端子からの出力信号をローレベルにして、交流負荷部９における負荷への電力供給を停止させる。なお、図３に示す処理は、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣの入力がある状態では、交流負荷位相制御部８は、状態１〜３に応じて、繰り返し実行するものとする。
【００４６】
［電源装置の動作波形］
（装置状態１における動作波形）
図４、図５、図６は、それぞれ交流負荷部９の装置状態が状態１、状態２、状態３の場合の図２の動作波形を表した図である。図４（ａ）は、図３のフローチャートで示した装置状態１の正常時における動作波形図である。図４（ａ）において、一番上の波形図は、交流電源１の交流電圧ＶＡＣ（ＡＣＨ端子−ＡＣＮ端子間）の電圧波形、すなわちＡＣＮ端子の電圧を基準（０ボルト）としたときのＡＣＨ端子の電圧を示している。縦軸は中央が０ボルト、上側が＋電圧（ＡＣＨ端子の電圧がＡＣＮ端子の電圧よりも高いこと示す）、下側が−電圧（ＡＣＨ端子の電圧がＡＣＮ端子の電圧よりも低いこと示す）を示し、横軸は時間を示す。上から２番目の波形図は、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ（ゼロクロス）信号の電圧波形であり、縦軸は電圧（Ｈｉｇｈ（ハイレベル）、Ｌｏｗ（ローレベル））、横軸は時間を示す。上から３番目の波形図は、消費電力合計を示すグラフであり、縦軸は消費電力を、横軸は時間を示す。ここでの消費電力は、図２の交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００における消費電力を合算したものである。
【００４７】
上述したように、交流電圧の波形は、ＡＣＨ端子における電圧波形である。一方、交流電源接続制御部１００のダイオード１０１に入力される交流電圧ＶＡＣは、ＡＣＮ端子側の電圧が入力されるため、図４（ａ）の交流電圧の波形とは、位相が１８０度異なる電圧が入力されることになる。そのため、図４（ａ）に示す交流電圧の波形が−側のときに、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が、フォトカプラ１０２を介して電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００に入力され、トランジスタ３０４が導通状態となる。その結果、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤは非導通状態となって、フォトトランジスタはオフ状態となり、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号はハイレベルとなる。また、このとき、交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００は、交流電圧ＶＡＣを半波整流した直流電圧が入力されて回路が動作し、電力が消費されている状態となっている。
【００４８】
一方、図４（ａ）に示す交流電圧の波形が＋側のときには、交流電圧ＶＡＣはダイオード１０１により整流されるため、ダイオード１０１の出力は０ボルトとなる。そのため、フォトカプラ１０２を介した電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００への電圧入力が０ボルトとなり、トランジスタ３０４が非導通状態となり、抵抗２０６を介した電圧検出部２００への電圧入力も０ボルトとなる。その結果、電圧検出部２００のコンデンサ２０３から、ツェナーダイオード２０７を介して、ＦＥＴ２１１のゲート端子に電圧が印加され、ＦＥＴ２１１はオン状態となる。ＦＥＴ２１１がオン状態で、トランジスタ３０４が非導通状態なので、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤは導通状態となる。その結果、フォトカプラ４０１のフォトトランジスタはオン状態となり、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号はローレベルとなる。また、このとき、交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００の回路の一部は、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧が入力されないことにより動作を停止しており、電力消費が少ない状態となっている。
【００４９】
交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣの波形は、連続した正弦波であり、安定した状態を示している。図４（ａ）において、時間ｔ１、ｔ２において、交流電圧ＶＡＣの電圧は約０ボルトとなっており、ゼロクロスポイントとなっている。そして、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号は、交流電圧ＶＡＣが０ボルトとなるゼロクロスポイント毎にハイレベル又はローレベルに切り替わる波形となる。また、状態１では、ゼロクロスポイントを検出するための回路であるゼロクロス検出部３００等が動作しているため、消費電力合計を示すグラフは、後述する状態２、３に比べて、大きな消費電力を示している。
【００５０】
図４（ｂ）は、図３のフローチャートで示した装置状態１の処理中に、交流電源１の交流電圧ＶＡＣが徐々に低下していく異常時の動作波形図である。図４（ｂ）に示す波形図は、図４（ａ）に示す交流電圧ＶＡＣ、ＺＲＸ信号、消費電力合計に対応しており、波形図の見方についての説明は省略する。なお、交流電圧ＶＡＣの波形図に示された一点鎖線は、電圧検出部２００のＦＥＴ２１１がオン状態となる電圧しきい値であり、ツェナーダイオード２０７のツェナー電圧とＦＥＴ２１１のゲート端子のしきい値電圧により規定される電圧である。交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣの電圧波形は、連続した正弦波であるが、電圧振幅が小さくなる（電圧が低下していく）異常状態の電圧波形を示している。時間ｔ３にて、交流電圧ＶＡＣの入力電圧が電圧検出部２００で設定されている電圧しきい値（図４（ｂ）の一点鎖線）より低下すると、ＦＥＴ２１１はオフ状態となる。その結果、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号は、ハイレベル状態のままとなる。交流負荷位相制御部８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号が所定時間（例えば交流電圧ＶＡＣの１０周期分）、ハイレベル状態のままであることを検出すると、交流電圧ＶＡＣが低電圧となった異常状態であると判断する。また、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣが切断（遮断）された状態の場合も、交流電圧ＶＡＣの電圧が０ボルトとなるため、同様にＺＲＸ信号がハイレベルとなる。また、消費電力合計の波形については、交流電圧ＶＡＣの電圧が低下するため、交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００における消費電力も低下する。
【００５１】
（装置状態２における動作波形）
図５（ａ）は、図３のフローチャートで示した装置状態２の正常時における動作波形図である。図５（ａ）において、波形図は、上から順に、交流電源１の交流電圧ＶＡＣ（ＡＣＨ−ＡＣＮ間）の電圧波形、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ（ゼロクロス）信号の電圧波形、消費電力合計を示すグラフを示している。各波形図の見方は、図４（ａ）と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５２】
装置状態２の場合には、ゼロクロスポイントの検出を行わない。そのため、交流電源接続制御部１００のフォトカプラ１０２のフォトトランジスタはオフ状態となり、電圧検出部２００及びゼロクロス検出部３００へ交流電圧ＡＣの半波整流された直流電圧は入力されない。したがって、図５（ａ）に示す交流電圧の波形が−側のときには、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧は、抵抗２０６を経由して電圧検出部２００に入力され、ＦＥＴ２１１がオンされる。ゼロクロス検出部３００のトランジスタ３０４は非導通状態なので、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤは導通状態となって、フォトトランジスタはオン状態となる。その結果、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号はローレベルとなる。
【００５３】
一方、図５（ａ）に示す交流電圧の波形が＋側のときには、交流電圧ＶＡＣはダイオード１０１により整流されるため、ダイオード１０１の出力は０ボルトとなる。そのため、抵抗２０６を経由して電圧検出部２００への入力電圧も０ボルトとなり、ＦＥＴ２１１はオフ状態となる。ＦＥＴ２１１がオフ状態となるため、ゼロクロス出力部４００のフォトカプラ４０１のＬＥＤは非導通状態となって、フォトトランジスタはオフ状態となり、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号はハイレベルとなる。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣは、連続した正弦波であり、安定した状態を示している。装置状態２では、交流電圧ＶＡＣのゼロクロス検出は行わない。そのため、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧はゼロクロス検出部３００には入力されないように、交流電源接続制御部１００のフォトカプラ１０２は非導通状態に設定される。交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧は、抵抗２０６を経由して電圧検出部２００へ入力される。ゼロクロス出力部４００から交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号は、図５（ａ）に示す、時間ｔ４とｔ５のポイントでハイレベルとローレベルが切り替わる。切り替わるポイントは、図４（ａ）で説明した交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣのゼロクロスポイントではなく、ＦＥＴ２１１がオフ状態となる交流電源１からの交流電圧ＶＡＣの電圧値となる。この場合の交流電圧ＶＡＣの電圧値は、ツェナーダイオード２０７のツェナー電圧とＦＥＴ２１１のゲート端子のしきい値電圧で規定される電圧近傍（図６の一点鎖線）となる。また、消費電力合計については、ゼロクロス検出を行わないために、ゼロクロス検出部３００等における電力消費が削減される。状態２での消費電力合計は実線で示し、比較のため、図４（ａ）で示した状態１での消費電力合計を点線で示している。図５（ａ）より、状態２では、消費電力合計が低減されて動作していることがわかる。
【００５５】
図５（ｂ）は、図３のフローチャートで示した状態２の処理中に、交流電源１の交流電圧ＶＡＣが徐々に低下していく異常時の動作波形図である。図５（ｂ）に示す波形図は、図５（ａ）に示す交流電圧ＶＡＣ、ＺＲＸ信号、消費電力合計に対応しており、波形図の見方についての説明は省略する。交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣの電圧波形は、連続した正弦波であるが、電圧振幅が小さくなる（電圧が低下していく）異常状態の電圧波形を示している。時間ｔ６にて、交流電圧ＶＡＣの入力電圧が電圧検出部２００で設定されている電圧しきい値（図５（ｂ）の一点鎖線）より低下すると、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号はハイレベル状態のままとなる。交流負荷位相制御部８は、ＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ信号が所定時間、ハイレベル状態のままであることを検出すると、交流電圧ＶＡＣが低電圧となった異常状態であると判断する。また、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣが切断（遮断）された状態の場合も、交流電圧ＶＡＣの電圧が０ボルトとなるため、同様にＺＲＸ信号がハイレベルとなる。また、消費電力合計の波形については、交流電圧ＶＡＣの電圧が低下するため、交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００における消費電力も同様に低下する。
【００５６】
（装置状態３における動作波形）
図６は、図３のフローチャートで示した装置状態３の正常時における動作波形図である。図６において、波形図は、上から順に、交流電源１の交流電圧ＶＡＣ（ＡＣＨ−ＡＣＮ間）の電圧波形、交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に入力されるＺＲＸ（ゼロクロス）信号の電圧波形、消費電力合計を示すグラフを示している。各波形図の見方は、図４（ａ）、図５（ａ）と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５７】
図６に示すように、交流電源１から入力される交流電圧ＶＡＣは、連続した正弦波であり、安定した状態を示している。装置状態３では、交流電圧ＶＡＣのゼロクロス検出も電圧低下の検出も行う必要がない状態である。そのため、交流電圧ＶＡＣの半波整流された直流電圧はゼロクロス検出部３００には入力されないように、交流電源接続制御部１００のフォトカプラ１０２のフォトトランジスタは非導通状態に設定される。更に、ゼロクロス電源供給部５００からゼロクロス出力部４００へ電圧ＺＲＸ＿ＰＷＲを供給しないように、ゼロクロス電源供給部５００のフォトカプラ５０５は非導通状態に設定される。その結果、ゼロクロス出力部４００から交流負荷位相制御部８のＺＲＸ端子に出力されるＺＲＸ信号はハイレベルのままとなる。また、消費電力合計については、ゼロクロス及び電圧低下の検出を行わないために、ゼロクロス検出部３００に加え、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００における電力消費が削減される。装置状態３での消費電力合計は実線で示し、比較のため、図４（ａ）で示した状態１での消費電力合計を点線で示している。図６より、装置状態３では、装置状態１、更に図５（ａ）に示す装置状態２よりも、消費電力合計が低減されて動作していることがわかる。
【００５８】
本実施例では、交流電源接続制御部１００、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００、ゼロクロス出力部４００、ゼロクロス電源供給部５００の回路については、ＦＥＴやトランジスタやフォトカプラを用いている。特に部品構成を限定するものではなく、例えば、ＦＥＴをトランジスタに置き換えたり、トランジスタをＭＯＳＦＥＴで置き換えたり、あるいはフォトカプラをフォトトライアックカプラ等の他の素子や部品に置き換え、消費電力の低減を行うことも可能である。また、本実施例では、交流負荷位相制御部８は電源装置が備えるＣＰＵとして説明したが、例えば、交流負荷部９を制御する電子機器の制御装置であってもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施例によれば、簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することができる。電力供給される装置が通常の運用状態の場合には、交流電源の入力電圧のゼロクロス検出を行うことができ、交流電源からの入力電圧が遮断又は低下すると、ゼロクロス出力を停止させることで交流電源電圧の異常状態を検出することができる。また、電力供給される装置が待機状態の場合には、ゼロクロスポイントの検出を行う必要がないので、通常の運用状態の場合と比べて、交流電源電圧が遮断又は低下していることを低消費電力で検出することができる。更に、電力供給される装置がスリープ状態の場合には、交流電源電圧の状態検出を行う必要がないので、更なる低消費電力状態にすることができる。また、本実施例では、電圧検出部にて交流電源からの入力電圧の低下及び遮断の検出を行っており、前述した従来例の回路構成に比べて、簡易な回路構成となっている。
【実施例２】
【００６０】
実施例１では、交流電源からの入力電圧のゼロクロス検出部への入力制御をフォトカプラにより行っていた。実施例２では、フォトカプラの代わりにリレーを用いた実施例について説明する。
【００６１】
［電源装置の概要］
図７は、実施例２の電源装置の回路構成を示す機能ブロック図である。実施例１の図１と比べて、図７では、交流電源接続制御部１００がなくなり、交流負荷電源接続制御部６００が追加されている。また、本実施例では、交流電源接続制御部１００を制御するための出力端子がなくなり、交流負荷電源接続制御部６００を制御するための制御信号を出力する端子が設けられているため、符号を変更し、交流負荷位相制御部８０としている。交流負荷電源接続制御部６００は、図１の交流電源接続制御部１００と同様に、交流負荷位相制御部８０からの指示に基づいて、交流電源１から入力された交流電圧ＶＡＣを、後段の電圧検出部２００やゼロクロス検出部３００へ出力する。そして、交流負荷電源接続制御部６００は、交流負荷位相制御部８０からの指示に基づいて、交流負荷部９に交流電源１の交流電圧ＶＡＣの供給制御を行う。図７において、その他の機能ブロックは図１と同様であり、機能ブロック間の接続関係も同様であり、説明を省略する。
【００６２】
［電源装置の回路構成］
図８は、図７で示した電源装置の機能ブロック図の詳細な構成を表した回路図である。図８では、実施例１の図２と同じ回路素子、構成については図２と同じ符号を付している。以下では、主に図２の回路図と異なる回路構成である交流負荷電源接続制御部６００についての説明を行い、図２の回路図と同じ回路構成については説明を省略する。
【００６３】
交流負荷電源接続制御部６００は、ダイオード６０１、リレー６０２、抵抗６０３、６０５、ＦＥＴ６０４から構成されている。リレー６０２の接点の一端は交流電源１のＡＣＮ端子に接続され、他端はダイオード６０１のアノード側と交流負荷部９のＡＣＮ端子に接続されている。ダイオード６０１のカソード側は、電圧検出部２００のダイオード２０１のアノード側と、ゼロクロス検出部３００の抵抗３０１の一端に接続されている。また、リレー６０２のコイルの一端はＧＮＤ（グラウンド）に接続（接地）され、他端は抵抗６０３の一端に接続されている。抵抗６０３の他端は、ＦＥＴ６０４のドレイン端子に接続されている。ＦＥＴ６０４のゲート端子には、交流負荷位相制御部８０の／ＲＬ＿ＯＮ端子が接続されている。ＦＥＴ６０４のソース端子−ゲート端子間には抵抗６０５が接続され、ソース端子には電源部７の出力電圧ＶＣＣが印加されている。
【００６４】
本実施例の電源装置が電力供給する電子機器は、実施例１と同様に、３つの装置状態、状態１（通常の運用状態）、状態２（状態１よりも消費電力が少ない待機状態）、状態３（状態２よりも更に消費電力が少ないスリープ状態）を有する。装置状態が状態１の場合、交流負荷部９には、交流電源１から交流電圧ＶＡＣが入力され、交流負荷位相制御部８０のＤＲＶ＿ＯＵＴ端子からは電力供給指示信号がＤＲＶ＿ＩＮ端子に入力される。電力供給指示信号は、交流負荷部９の負荷への電力供給が可能な場合にはハイレベル、負荷への電力供給を遮断するときにはローレベルとなる。そのため、状態１の場合には、交流負荷位相制御部８０は、リレー６０２を導通状態にし、交流負荷部９に電力供給を行うため、／ＲＬ＿ＯＮ端子からローレベル信号を出力する。／ＲＬ＿ＯＮ端子からローレベル信号が出力されると、抵抗６０５の両端に生じる電位差により、スイッチ素子であるＦＥＴ６０４はオン状態となる。そして、ＦＥＴ６０４がオン状態となると、抵抗６０３経由でリレー６０２のコイルに電流が流れて、リレー６０２の接点がオン状態（閉塞状態）となる。その結果、交流負荷部９に交流電源１から電力供給が行われると共に、ダイオード６０１で半波整流された交流電圧ＶＡＣが、電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００に入力される。一方、状態２、３の場合には、交流負荷位相制御部８０は、リレー６０２を非導通状態にし、交流負荷部９に電力供給を遮断するため、／ＲＬ＿ＯＮ端子からハイレベル信号を出力する。／ＲＬ＿ＯＮ端子からの出力がハイレベルであれば、ＦＥＴ６０４はオフ状態となり、リレー６０２のコイルには電流が流れず、リレー６０２の接点はオフ状態（開放状態）となる。その結果、交流負荷部９への電力供給が遮断されると共に、交流電圧ＶＡＣの電圧検出部２００、ゼロクロス検出部３００への入力も遮断される。
【００６５】
また、交流負荷位相制御部８０の／ＺＲＸ＿ＰＷＲ＿ＯＮ端子から出力される制御信号は、実施例１と同様に、装置状態が状態１、２の場合にはローレベル信号が出力され、状態３の場合にはハイレベル信号が出力される。その結果、交流負荷位相制御部８０には、装置状態が状態１の場合には交流電圧ＶＡＣのゼロクロスポイントに基づいたＺＲＸ信号、装置状態が状態２の場合には電圧検出部２００のツェナーダイオード２０７のツェナー電圧に基づいたＺＲＸ信号が入力される。また、装置状態が状態３の場合には、ＺＲＸ信号はハイレベルのままとなる。
【００６６】
したがって、本実施例においても、実施例１の図４、図５、図６で説明した同様の波形図や消費電力合計を示すグラフが得られ、消費電力を削減することができる。また、実施例１の図３では、交流負荷位相制御部８の制御シーケンスについて説明した。実施例２についても、図３のフローチャートのＳ１０１、Ｓ１１１、Ｓ１２０における／ＺＲＸ＿ＳＷ＿ＯＮ端子を／ＲＬ＿ＯＮ端子に置き換えることにより、図３に示す制御シーケンスを適用することができる。また、本実施例では、交流負荷位相制御部８は電源装置が備えるＣＰＵとして説明したが、例えば、交流負荷部９を制御する電子機器の制御装置であってもよい。更に、本実施例でも実施例１と同様に、抵抗２０６には、ダイオード１０１で半波整流された直流電圧が入力されるが、ダイオード１０１を介さず、交流電圧ＶＡＣを抵抗２０６に入力しても、回路動作は上述した説明と同様である。
【００６７】
本実施例では、交流電源１からの交流電圧ＶＡＣのゼロクロス検出部３００への入力制御をリレーで行っているが、特に部品構成を限定するものではなく、例えばリレーを半導体素子である双方向サイリスタ（トライアック）に置き換えることも可能である。
【００６８】
以上説明したように、本実施例によれば、簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することができる。本実施例においても、実施例１と同様に、電力供給される装置が待機状態の場合には、ゼロクロスポイントの検出を行う必要がないので、通常の運用状態の場合と比べて、交流電源電圧が遮断又は低下していることを低消費電力で検出することができる。更に、本実施例においても、電圧検出部にて交流電源からの入力電圧の低下及び遮断の検出を行っており、前述した従来例の回路構成に比べて簡易な回路構成となっている。
【実施例３】
【００６９】
実施例１、２で説明した電源装置は、例えば電子機器である画像形成装置の定着装置用電源、即ち交流電圧の位相や波数を制御してヒータへの電力供給を制御する電源として適用可能である。以下に、実施例１、２の電源装置が適用される画像形成装置、及び定着装置の構成について説明する。
【００７０】
［画像形成装置の構成］
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図９（ａ）に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ７００は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム７１１、感光ドラム７１１を一様に帯電する帯電部７１７（帯電手段）、感光ドラム７１１に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部７１２（現像手段）を備えている。なお、感光ドラム７１１上の静電潜像は、光走査装置７１４からのレーザ光により形成される。そして、感光ドラム７１１に現像されたトナー像をカセット７１６から供給された記録材としてのシート（不図示）に転写部７１８（転写手段）によって転写して、シートに転写したトナー像を定着装置７２０で定着してトレイ７１５に排出する。この感光ドラム７１１、帯電部７１７、現像部７１２、転写部７１８が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ７００は、実施例１、２で説明した電源装置７４０を備えている。なお、実施例１、２の電源装置７４０を適用可能な画像形成装置は、図９に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム７１１上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
【００７１】
レーザビームプリンタ７００は、不図示のコントローラを備えており、不図示のコントローラは、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御する。また、レーザビームプリンタ７００は、前述した３つの装置状態、状態１（通常の運用状態）、状態２（待機状態）、状態３（スリープ状態）を有している。例えば、状態３では、不図示のコントローラだけに電力が供給される。また、状態１では、感光ドラム７１１を回転するため、又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に電力が供給される。
【００７２】
（定着装置の概要）
図９（ｂ）は、加熱装置である定着装置７２０の断面図である。定着装置７２０は、加熱体としての筒状のフィルム７２１と、フィルム７２１を介して、発熱体であるヒータ７２３と共に、定着ニップ部Ｎを形成する加圧体としての加圧ローラ７２２を有する。更に、フィルム７２１の内面に接触して、ヒータ７２３が設けられている。加圧ローラ７２２は、不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転し、加圧ローラ７２２が回転することによって、フィルム７２１も従動して矢印方向に回転する。
【００７３】
ヒータ７２３は、ヒータ基板７２５上に発熱抵抗体を用いて形成された発熱体Ｈ１及びＨ２から構成されている。ヒータ基板７２５の裏面側には、温度検知素子であるサーミスタ７２６が当接している。サーミスタ７２６の検知温度に応じて、交流電源１から発熱体Ｈ１及びＨ２へ供給される電力が制御される。トナー画像を担持するシートは、発熱体Ｈ１、Ｈ２を有するヒータ基板７２５と、定着ニップ部Ｎでシート搬送方向（図中、矢印方向）に挟持搬送されつつ、加熱定着される。
【００７４】
実施例１、２の交流負荷部である定着装置７２０では、電源装置７４０に接続された交流電源１からヒータ７２３を構成する発熱体Ｈ１、Ｈ２へ電力が供給され、これにより、発熱体Ｈ１、Ｈ２は発熱する。発熱体Ｈ１、Ｈ２への電力供給は、電源装置７４０から定着装置７２０への電力供給経路に設けられた、供給制御手段である不図示のトライアックのオン／オフにより制御される。不図示のトライアックは、電源装置７４０の交流負荷位相制御部８又は交流負荷位相制御部８０から出力される電力供給指示信号に基づいて制御される。すなわち、電力供給指示信号がハイレベルの場合には不図示のトライアックがオンされ、発熱体Ｈ１、Ｈ２へ電力が供給される。一方、電力供給指示信号がローレベルの場合には不図示のトライアックがオフされ、発熱体Ｈ１、Ｈ２への電力供給が遮断される。
【００７５】
また、実施例１、２の電源装置の交流負荷位相制御部８、又は交流負荷位相制御部８０は、レーザビームプリンタ７００の不図示のコントローラでもよい。この場合、装置状態が状態１のときには、交流電源１の交流電圧ＶＡＣに基づいたＺＲＸ（ゼロクロス）信号が、不図示のコントローラに入力される。不図示のコントローラは、ＺＲＸ信号のパルスの立ち上がりエッジ、又は立ち下がりエッジを検出し、給電タイミングを交流電圧ＶＡＣの位相に合わせた位相制御で電力供給指示信号を出力することにより、不図示のトライアックのオン／オフを制御する。
【００７６】
また、ヒータ７２３の温度は、サーミスタ７２６により検知されて、交流負荷位相制御部８、又は交流負荷位相制御部８０に出力される。交流負荷位相制御部８、又は交流負荷位相制御部８０は、検知された温度と目標温度に基づいた位相制御により、電力供給指示信号を出力し、不図示のトライアックのオン・オフを制御する。
【００７７】
以上説明したように、本実施例によれば、簡易な構成で、低消費電力で入力電圧の低下を検出することができる。
【符号の説明】
【００７８】
８        交流負荷位相制御部
９        交流負荷部
１００    交流電源接続制御部
２００    電圧検出部
３００    ゼロクロス検出部
４００    ゼロクロス出力部
【図１】
2015111204.tif 000003
【図２】
2015111204.tif 000004
【図３】
2015111204.tif 000005
【図４】
2015111204.tif 000006
【図５】
2015111204.tif 000007
【図６】
2015111204.tif 000008
【図７】
2015111204.tif 000009
【図８】
2015111204.tif 000010
【図９】
2015111204.tif 000011