(57)【要約】【課題】回路規模の増加を必要最小限に留め、かつ電源の効率を大きく悪化させることなく、電源停止時に複数の出力の立下りを揃えることにより、この電源を使用する機器の誤動作や事故の発生を簡易かつ低コストで確実に防止する電源装置を提供することを目的としている。【解決手段】入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータを備えた電源装置において、出力の停止時に駆動用出力の立下り時間を従来よりも短くし、制御用出力の立下りに近づけることが可能になり、その結果、この電源装置を用いた機器の誤動作や重大事故の発生を容易かつ低コストで防止することができるという効果を得る。【選択図】          図１
2005033904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータを備えた電源装置において、
前記駆動用出力と制御用出力が動作停止する際にこれを検出する手段と、
駆動用出力に接続される外部負荷に放電する手段を設け、
該動作検出手段が動作停止を検出した時に前記駆動用出力に接続される電源外部の負荷に放電することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータと省エネ信号による出力制御手段を備えた電源装置において、
前記出力制御手段は、スイッチング素子で構成され、
前記省エネ信号のオン／オフ制御に基き前記スイッチング素子をオン／オフするように構成された回路と放電回路とを設け、
省エネモード時に前記電源装置内部の電荷を放電することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記駆動用出力に接続される外部負荷に放電する手段をさらに設け、
省エネモード時に前記外部負荷に放電することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータを備えた電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
一般に、商用電源のような交流電源から例えばＯＡ機器などの本体に接続して安定化直流電源が得られる本体内蔵の直流電源装置がある。複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置において使用される電源装置はＣＰＵ（中央制御装置）などの制御系負荷とモータやクラッチなどの駆動系負荷の少なくとも２種類の負荷に供給する直流電源電圧が要求される。
【０００４】
このような多出力の電源装置においてはこれを使用する機器が待機状態の時には駆動系負荷に供給される出力（以下、「駆動系出力」という）にかかる負荷が非常に小さいものになっており、このような状態の時に電源スイッチがオフされると駆動系出力電圧の立下りが制御系負荷に供給される出力（以下、「制御系出力」という）電圧の立下りに比べて非常に遅く、なかなか低下しないものとなる。待機状態から省エネ状態に入るときも同様の現象が起こる。
【０００５】
そのため、制御系負荷には電力が供給されず、駆動系負荷にのみ電力が供給される状態となり、機器の誤動作やＣＰＵなどの暴走や制御ＩＣ（集積回路）装置（ＬＳＩ（大規模修正機回路）等を含む）の破損などの事故を誘発する恐れがある。
【０００６】
そのため、特許文献１では電源回路内部に放電抵抗と放電回路を設けて電源停止時に駆動系出力の低下を急峻にする提案がされている。
【０００７】
また、特許文献２では機器の待機時に出力段のスイッチング回路をオフして電源の供給が停止される電源装置において入力側の電源停止時にワンショットマルチとマイコンなどで構成される回路がスイッチング回路をオンして軽負荷を定常負荷とすることで出力の立下りを急峻にする提案がされている。
【０００８】
さらに、特許文献３では交流電源遮断検出回路と、前記交流電源遮断検出回路からの交流電源遮断信号に
従って、前記補助電源回路に保持される残留電荷の放電経路を形成するための放電回路とを備えた提案がされている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１４５４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０８８５７号公報
【特許文献３】
登第２５５１３９０号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の提案では電源装置内部に放電抵抗と放電回路を設ける必要があり、回路規模が大きくなる問題がある。また本提案により設ける放電抵抗と放電回路のために通常の電源ＯＮ時における電源の効率が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の提案においても出力段のスイッチング回路をオン／オフさせる回路として、ワンショットマルチとマイコンなどで構成される回路および放電抵抗などが必要になることから電源装置が大規模化することは避けられないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献３の提案は電源遮断時における１次側の電荷を放電させるものであり、二次側の電荷を放電させるものではないため、二次側出力の立下りへの影響は小さいものと思われる。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決するために、回路規模の増加を必要最小限に留め、かつ電源の効率を大きく悪化させることなく、電源停止時に複数の出力の立下りを揃えることにより、この電源を使用する機器の誤動作や事故の発生を簡易かつ低コストで確実に防止する電源装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータを備えた電源装置において、前記駆動用出力と制御用出力が動作停止する際にこれを検出する手段と、駆動用出力に接続される外部負荷に放電する手段を設け、該動作検出手段が動作停止を検出した時に前記駆動用出力に接続される電源外部の負荷に放電するようにしたものである。
【００１６】
また、入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータと省エネ信号による出力制御手段を備えた電源装置において、前記出力制御手段は、スイッチング素子で構成され、前記省エネ信号のオン／オフ制御に基き前記スイッチング素子をオン／オフするように構成された回路と放電回路とを設け、省エネモード時に前記電源装置内部の電荷を放電するようにしたものである。また、前記駆動用出力に接続される外部負荷に放電する手段をさらに設け、省エネモード時に前記外部負荷に放電するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例にかかる駆動用出力と制御用出力の２出力のスイッチング電源装置を示す回路図である。なお、この電源装置は、例えば、複写機等の機器に適用されるものである。
【００１９】
同図において、電源装置１には、交流電源２から交流電力が供給されて、ダイオードブリッジＤＢで整流され、１次平滑用コンデンサＣ１を充電する。１次平滑用コンデンサＣ１に充電された１次直流はパルス幅制御回路ＰＷｃの出力端子ＰＥＭから出力される駆動パルスでオン・オフするスイッチング素子であるＦＥＴ（Ｑ１）により断続する１次電流となってトランスＴ１の１次巻線Ｎ１とＦＥＴ（Ｑ１）と１次電流検出用の抵抗Ｒ３とからなる直列回路を離れ、トランスＴ１の外部出力用２次巻線Ｎ２，Ｎ３、内部出力用２次巻線Ｎ４、動作検出用２次巻線Ｎ５にそれぞれ電力を誘起する。
【００２０】
内部出力用２次巻線Ｎ４はダイオードＤ２、コンデンサＣ２からなる整流平滑回路を介してパルス幅制御回路ＰＷｃの電源入力端子Ｖｃｃに電力を供給し、外部には出力しない。
【００２１】
また、１次電流のオン・オフにより外部出力用２次巻線Ｎ２に誘起された電力は１次電流オン時にダイオードＤ４及びチョークコイルＬ１を通る２次電流となってコンデンサＣ４を充電し、その間、その２次電流を平滑化するためにチョークコイルＬ１のコアに磁気エネルギーとして蓄積された電力は１次電流のオフ時に電流に再変換され、ダイオードＤ５を通ってコンデンサＣ４をさらに充電する。
【００２２】
このように整流されコンデンサＣ４に充電された電力は、出力電圧Ｖ１の駆動用出力（一般には２４Ｖ）として出力される。
【００２３】
また、外部出力用２次巻線Ｎ３に誘起された電力は１次電流オン時にダイオードＤ６及びチョークコイルＬ２を通る２次電流となってコンデンサＣ５を充電し、その間、その２次電流を平滑化するためにチョークコイルＬ２のコアに磁気エネルギーとして蓄積された電力は１次電流のオフ時に電流に再変換され、ダイオードＤ７を通ってコンデンサＣ５をさらに充電する。
【００２４】
このように整流されコンデンサＣ５に充電された電力は出力電圧Ｖ２の制御用出力（一般には５Ｖ）として出力される。
【００２５】
また、出力電圧Ｖ２は抵抗Ｒ１３，Ｒ１４により分圧された信号として、抵抗Ｒ１２及びフォトカプラＰＣ１の発光素子と直列に回路を形成して出力端子間に接続された出力可変ダイオードＺＤ１に出力される。出力可変ダイオードＺＤ１は、入力する分圧信号と内部の基準電圧の差に応じてフォトカップラＰＣ１の発光素子を発光させ、その光信号はフォトカップラＰＣ１の受光素子を介してパルス幅制御回路ＰＷｃにフィードバックされる。
【００２６】
そして、パルス幅制御回路ＰＷｃはフィードバックされた信号に応じて駆動パルスのパルス幅を制御し、出力電圧Ｖ２を予め設定された電圧（５Ｖ）になるように制御する。これにより、出力電圧Ｖ２は入力変動や負荷変動に対して安定化される。
また、出力電圧Ｖ１の駆動用出力は機器内の駆動系負荷に電源装置外部で接続されるが本実施例では一例として、機器の所定部を冷却するためのファンモータ部３に接続されている。ここで、ファンモータ部３は、ファンモータＦＭの動作を制御する信号ＳＳ１によりオンオフされるトランジスタＴｒ２０１と並列にトランジスタＴｒ２０２，Ｔｒ２０３が配置される。
【００２７】
また、動作検出用２次巻線Ｎ５は１次電流のオン・オフにより電力が誘起されるがダイオードＤ１０１およびコンデンサＣ１０１から動作検出用整流平滑回路が形成される。コンデンサＣ１０１に接続された抵抗Ｒ１０１の端子間電圧Ｖ３が抵抗Ｒ１０２，Ｒ１０３により分圧されて外部負荷であるファンモータ部３のトランジスタＴｒ２０３に供給される。
【００２８】
ここで、本体機器の動作時においては電源がオンされており、出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が出力されているが、この状態においてはファンモータＦＭは信号ＳＳ１によりトランジスタＴｒ２０１がオンされて駆動しており、それとともに、トランジスタＴｒ２０３はオン状態であるがトランジスタＴｒ２０２がオフ状態のため、この経路はファンモータＦＭの駆動に関係しないようになっている。
【００２９】
ここで、出力電圧Ｖ１の駆動用出力および出力電圧Ｖ２の制御用出力は本体機器の動作時においてはほぼ定格に近い負荷がかかっているが、非動作状態、すなわち待機時においては、制御用出力には動作時とほとんど変わらない負荷がかかるものの、駆動用出力は本体機器内のモータやクラッチが停止しているためほとんど負荷がかからない状態となる。
【００３０】
また、複写機やプリンタなどのＯＡ機器で電源スイッチが遮断されるのはほとんどの場合その動作停止時である。
【００３１】
すなわち、駆動系出力が無負荷もしくは軽負荷状態で制御用出力が定格負荷の状態で電源スイッチが遮断される場合がほとんどである。
【００３２】
そして、電源スイッチの遮断に伴い、パルス幅制御回路ＰＷｃに供給される電源電圧Ｖｃｃは低下し、ＦＥＴ（Ｑ１）はそのオン・オフ動作を停止する。ＦＥＴ（Ｑ１）のオン・オフ動作停止により、出力電圧Ｖ２は次第に低下するが、動作検出用整流平滑回路の出力であるＶ３は急速に低下する。
【００３３】
その結果、出力電圧Ｖ３の負荷であるファンモータ部３のトランジスタＴｒ２０３がオフ状態となり、トランジスタＴｒ２０２がオンされる。
【００３４】
通常、電源スイッチ遮断前の待機時にはファンモータＦＭは停止しており、動作時にオンされるトランジスタＴｒ２０１はこのときオフされており、電源スイッチ遮断後においてもオフのままである。電源スイッチ遮断後にトランジスタＴｒ２０２がオンされることにより、出力電圧Ｖ１の出力はファンモータＦＭを通って放電されることになり、出力電圧Ｖ１の電圧は出力電圧Ｖ２の電圧とほぼ近い速度で降下する。
【００３５】
なお、このとき、ファンモータＦＭは電源遮断直後にごく短い時間動作することになるが、本体機器に対する影響はない。
【００３６】
また、本実施例では、動作検出用整流平滑回路（Ｃ１０１，Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３）の時定数を小さく設定することにより、電源スイッチ遮断時に出力電圧Ｖ３は出力電圧Ｖ２に比べて急速に降下するため、直ちにトランジスタＴｒ２０２がオンされて、機器内の負荷であるファンモータが駆動して、出力電圧Ｖ１は出力電圧Ｖ２と同程度の速度で降下することになる。またその際の放電負荷として放電抵抗のような擬似負荷ではなく、機器内の負荷を使用するため、回路規模をその分小さく抑えることができる。
【００３７】
このように、本実施例では、電源スイッチ遮断時に出力電圧Ｖ１，Ｖ２出力がほぼ同時に降下するため、駆動系負荷である部材が暴走する恐れがなく、機器の誤動作や事故の発生が防止できる。
【００３８】
図２は、本発明の他の実施例にかかる電源装置の一例を示している。ここで、本実施例は、電源装置１’を使用する機器が待機状態から省エネ状態に入るときの事例を示したものである。なお、同図において、図１と同一部分および相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３９】
同図において、出力電圧Ｖ１，Ｖ２の出力段に本体機器からの省エネ制御信号ＳＳ２を受けて制御回路５を介して駆動用出力の出力電圧Ｖ１（２４Ｖ）をオン・オフ制御するスイッチングＦＥＴ３０１と制御用出力の出力電圧Ｖ２（５Ｖ）をオン・オフ制御するスイッチングＦＥＴ３０２を設けている。さらに機器から電源に供給される省エネ制御信号ＳＳ２を受けてオン・オフ制御するトランジスタＴｒ３０３，Ｔｒ３０４および放電抵抗Ｒ３０５などで省エネ制御回路が構成される。
【００４０】
通常の動作時および待機時においては、スイッチングＦＥＴ３０１，３０２はオンされた状態であり、出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２は出力される状態になっている。
【００４１】
このような状態で、電源装置１’に機器本体から省エネ制御信号ＳＳ２が入力されるとトランジスタＴｒ３０３がオンされ、トランジスタＴｒ３０４もオン状態となる。
【００４２】
その結果、スイッチングＦＥＴ３０１がオフ状態となって出力電圧Ｖ１が遮断される。この際、出力電圧Ｖ１の２４Ｖは、放電抵抗Ｒ３０５を通って放電されることになり、出力電圧Ｖ１は放電抵抗Ｒ３０５がない状態と比較して急速に降下する。
【００４３】
また、出力電圧Ｖ１が降下すると出力電圧Ｖ２を導通するスイッチングＦＥＴ３０２がオフされて出力電圧Ｖ２が降下する。
【００４４】
こうして、出力電圧Ｖ１，Ｖ２の出力が遮断されて本体機器は省エネモードに入ることになるが、上述したように、放電回路の効果でＶ１，Ｖ２の立下りはほぼ同時となる。
【００４５】
このように機器が省エネモードに入る場合において出力電圧Ｖ１，Ｖ２出力がほぼ同時に降下するため、図１に示した実施例と同様の効果がある。
【００４６】
図３は、本発明のさらに他の実施例にかかる電源装置を示している。本実施例も図２に示した実施例と同様に電源装置を使用する機器が待機状態から省エネ状態に入るときの事例を示したものである。また、同図において、図１および図２と同一部分または相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
同図において、省エネ制御回路は機器から電源に供給される省エネ制御信号ＳＳ２を受けてオン・オフ制御するトランジスタＴｒ２０３，Ｔｒ２０４と、本体機器内の電源装置外部にある付加としてのファンモータＦＭから構成される。
【００４８】
このような構成の電源装置に機器本体から省エネ制御信号ＳＳ２が入力されるとトランジスタＴｒ２０３がオンされ、トランジスタＴｒ２０４もオン状態となり、スイッチングＦＥＴ３０１がオフ状態となって出力電圧Ｖ１が遮断される。この動作と同時に省エネ制御信号ＳＳ２はファンモータＦＭに入力されてトランジスタＴｒ３０３がオフ状態となり、トランジスタＴｒ３０２がオンされる。
【００４９】
ここで、省エネモード移行前の待機時にはファンモータＦＭは停止しており、動作時にオンされるトランジスタＴｒ２０１はこのときオフされており、省エネモード移行後においてもオフのままである。省エネモード移行後にトランジスタＴｒ３０２がオンされることにより、出力電圧Ｖ１の出力はファンモータＦＭを通って放電されることになり、出力電圧Ｖ１の電圧は急速に降下する。
【００５０】
このとき、ファンモータＦＭは省エネ制御信号ＳＳ２の入力時にごく短い時間動作することになるが、本体機器に対する影響はない。
【００５１】
また、出力電圧Ｖ１が降下すると図２に示した実施例と同様の制御により、スイッチングＦＥＴ３０２がオフされて出力電圧Ｖ２が降下する。
【００５２】
こうして、出力電圧Ｖ１，Ｖ２出力が遮断されて、本体機器は省エネモードに入ることになるが、電源外部の負荷への放電効果で出力電圧Ｖ１，Ｖ２の立下りはほぼ同時となる。
【００５３】
このように、機器が省エネモードに入る場合において出力電圧Ｖ１，Ｖ２出力がほぼ同時に降下するため、図１に示した実施例と同様の効果がある。また、本実施例では放電抵抗のような擬似負荷を設けることなく、外部の負荷を使用することにより、電源装置の回路規模を小さく抑えることが可能になる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータを備えた電源装置において、出力の停止時に駆動用出力の立下り時間を従来よりも短くし、制御用出力の立下りに近づけることが可能になり、その結果、この電源装置を用いた機器の誤動作や重大事故の発生を容易かつ低コストで防止することができるという効果を得る。
【００５５】
また、入力電圧を駆動用出力と制御用出力へ変換するコンバータと省エネ信号による出力制御手段を備えた電源装置において、この電源装置を用いた機器が省エネモードに移行する際の駆動用出力の立下り時間を従来よりも短くし、制御用出力の立下りに近づけることが可能になるので、この電源装置を用いた機器の誤動作や重大事故の発生を容易かつ低コストで防止することができるという効果も得る。また、電源装置の回路規模をさらに小さく抑えることができるという効果も得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の一例を示した回路図。
【図２】本発明の他の実施例にかかる電源装置の一例を示した回路図。
【図３】本発明のさらに他の実施例にかかる電源装置の一例を示した回路図。
【符号の説明】
１，１’、１”  電源装置
３  ファンモータ部
ＦＭ  ファンモータ（外部負荷）
【図１】
2005033904.tif 000003
【図２】
2005033904.tif 000004
【図３】
2005033904.tif 000005