(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置の通常動作時に電源供給源となる第２の電源と、
前記第２の電源からの電源供給が停止された場合に電源供給源となる第１の電源と、
該第１の電源の出力電圧を昇圧する昇圧手段と、
該昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧、又は前記第２の電源の出力電圧を降圧する降圧手段と、
該降圧手段の出力電圧に基づいて動作する負荷と、
前記昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧と、前記第２の電源の出力電圧とを切り替えて、前記降圧手段へ供給する供給電源切替え手段とを有し、
前記昇圧手段は、前記第１の電源の出力電圧を前記降圧手段の動作下限電圧まで昇圧する、ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記動作下限電圧は、前記負荷の動作電圧に基づく、ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記動作下限電圧は、更に前記降圧手段における電圧降下に基づく、ことを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１の電源の出力側に、該第１の電源の電源供給を制御するスイッチ手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記供給電源切替え手段は、前記第１の電源の出力側に順方向で配置された第１のダイオードと、前記第２の電源の出力側に順方向で配置された第２のダイオードとから構成される、ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１の電源は、電池又はキャパシタである、ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項７】
画像形成装置の通常動作時に電源供給源となる第２の電源と、
前記第２の電源からの電源供給が停止された場合に電源供給源となる第１の電源と、
該第１の電源の出力電圧を昇圧する昇圧手段と、
該昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧、又は前記第２の電源の出力電圧を降圧する降圧手段と、
該降圧手段の出力電圧に基づいて動作する負荷と、
前記昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧と、前記第２の電源の出力電圧とを切り替えて、前記降圧手段へ供給する供給電源切替え手段とを有する電源装置を有し、
前記昇圧手段は、前記第１の電源の出力電圧を前記降圧手段の動作下限電圧まで昇圧する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記動作下限電圧は、前記負荷の動作電圧に基づく、ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記動作下限電圧は、更に前記降圧手段における電圧降下に基づく、ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記電源装置は、前記第１の電源の出力側に、該第１の電源の電源供給を制御するスイッチ手段を更に有する、ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記供給電源切替え手段は、前記第１の電源の出力側に順方向で配置された第１のダイオードと、前記第２の電源の出力側に順方向で配置された第２のダイオードとから構成される、ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１の電源は、電池又はキャパシタである、ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１３】
通常動作時に電源供給源となる第２の電源、該第２の電源からの電源供給が停止された場合に電源供給源となる第１の電源、及び負荷を有する電源装置において、前記第１の電源又は前記第２の電源により前記負荷を動作させる方法であって、
第１の電源の出力電圧を昇圧する昇圧ステップと、
前記昇圧ステップで昇圧された前記第１の電源の出力電圧と、前記第２の電源の出力電圧とを切り替える供給電源切替えステップと、
前記昇圧ステップで昇圧された前記第１の電源の出力電圧、又は前記第２の電源の出力電圧を降圧する降圧ステップと、
前記昇圧ステップで昇圧され、前記降圧ステップで降圧された前記第１の電源の出力電圧、又は前記降圧ステップで降圧された前記第２の電源の出力電圧に基づいて負荷を動作させる負荷動作ステップとを有し、
前記昇圧ステップは、前記第１の電源の出力電圧を前記負荷の動作電圧に基づく電圧まで昇圧する、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記昇圧ステップは、前記負荷の動作電圧に加え、更に前記降圧ステップで生じる電圧降下に基づく電圧まで、前記第１の電源の出力電圧を昇圧する、ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路構成要素へ、特に半導体メモリ素子のような記憶手段へ電源を供給する電源装置及び方法と、そのような電源装置を組み込まれた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器において、突然の停電又は電源中断時などの場合にデータが失われないよう、データを記憶したメモリをバックアップする機能が必要とされる。特に、ファクシミリなどではデータの送受信時に、送受信された又は送受信されるべきデータを記憶したメモリ集積回路（ＩＣ）をバックアップする必要性が非常に高い。そこで、従来、スーパーキャパシタを用いたバックアップ方式、及び単セル電池を用いて電源電圧を昇圧することによる電源回路技術が、既に知られている。
【０００３】
また、近年、半導体プロセスの発展により、ＩＣ内部の微細化が進んでいる。微細化に伴い、半導体の動作電源電圧は、半導体において高い電圧を印加した場合にその内部で破壊が生ずることを回避するために、低電圧化が進んでいる。一方、プロセスの微細化による回路規模の増大及び動作周波数の高速化に伴い、電源消費電流は大電流となってきている。将来的に、プロセス技術のますますの発展により、ＩＣ内部の微細化は一層進み、ますます低電圧動作及び大電流化が進んでいくことが予測される。しかし、上述したような従来技術では、長時間のバックアップを確保しながら、このような低電圧・大電流化に対応することが困難である。
【０００４】
例えば、スーパーキャパシタを用いたバックアップ方式では、長時間のバックアップを確保するためにキャパシタの容量を大きくする必要があるが、これに随伴してキャパシタのサイズも大きくなってしまう。従って、バックアップすべき時間が長くなればなるほど、装置本体が大きくなってしまうという問題がある。また、現在、大容量のキャパシタは非常に高価であり、コスト面でも大きな問題がある。
【０００５】
また、単セル電池を用いて電源電圧を昇圧することによる電源回路技術は、一般的に、スーパーキャパシタを用いたバックアップ方式に比べ、装置本体の大規模化を伴わずに長時間のバックアップが可能であることが知られる。この技術を実現する一般的な回路構成を、図８にブロック図として示す。図８の回路では、バックアップされる素子１の動作電圧Ｖ０は、通常電源電圧Ｖ１又は補助電源電圧Ｖ２をＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して昇圧することにより生成される。通常電源電圧Ｖ１は、素子１の通常動作時に使用される電圧であって、交流（ＡＣ）電源より生成されて、通常電源回路３、即ち主電源から供給される。一方、補助電源電圧Ｖ２は、素子１のバックアップ動作時に使用される電圧であって、直流（ＤＣ）電源より生成されて、補助電源４から供給される。補助電源４自体が、ＤＣ電源であっても良い。また、ＤＣ電源は、一般に電池及びキャパシタ等であって、その放電等により変動する。通常電源電圧Ｖ１及び補助電源電圧Ｖ２は、いずれも素子１の動作電圧よりも低く、従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２により昇圧される必要がある。
【０００６】
図８に示した電源回路技術において、低電圧動作・大電流化に対応するためには、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を、バックアップ電流から通常動作電流まで（例えば、数ｍＡ〜数Ａ）の広い電流範囲で使用可能であって、昇圧のみならず降圧も行うことができるものにする必要がある。低電圧で動作可能な素子を用いる場合に、通常電源電圧Ｖ１及び補助電源電圧Ｖ２は、素子１の動作電圧Ｖ０よりも高くなることがある。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、通常電源電圧Ｖ１又は補助電源電圧Ｖ２を動作電圧Ｖ０まで降圧する。補助電源電圧Ｖ２は、単セル電池の放電特性に従って徐々に低下する。その結果、補助電源電圧Ｖ２が素子１の動作電圧Ｖ０よりも低くなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は昇圧動作を行うよう切り替えられる。
【０００７】
例えば、特開平９−６５５８５号公報（特許文献１）には、単セルのバックアップ電池でのバックアップを可能とするバッテリーバックアップ電源回路について開示されている。図９は、上記特許文献１に開示されたバッテリーバックアップ電源回路の一実施形態を示す図を引用したものである。また、図１０は、図９のバッテリーバックアップ電源回路を機能ブロック図として表した図である。なお、図１０の参照符号は、図９のバッテリーバックアップ電源回路を構成するブロック及び部品の夫々に付与された参照符号に対応する。本構成により、バッテリーバックアップ電源回路は、バックアップメモリ及びその制御回路の電源をＤＣ−ＤＣコンバータにより発生させるよう、そのＤＣ−ＤＣコンバータの入力を、通常動作時とバックアップ動作時とで切り替えることが可能である。
【特許文献１】特開平９−６５５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献1のような従来の電源回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力を通常動作時とバックアップ動作時とで切り替えることにより夫々の動作時に必要とされる電圧の昇圧又は降圧を実現しているので、用いられるＤＣ−ＤＣコンバータの性能のみに依存するという問題がある。
【０００９】
バックアップ動作時には、補助電源によるバックアップ時間を可能な限り延ばすよう電力消費が少ない高効率な電源回路が求められる。一方、通常動作時には、プロセスの微細化による回路規模の増大及び動作周波数の高速化に対応するために大電流を流すことができる電源回路が求められる。従来技術のように通常動作時及びバックアップ動作時に１つのＤＣ−ＤＣコンバータを共有している電源回路では、電源回路の性能を最適化することに限界があることは明らかである。
【００１０】
また、現在、ＤＣ−ＤＣコンバータは、その効率が電流の大きさに依存して変化するものが一般的である。ＤＣ−ＤＣコンバータは、ＩＣの低電圧動作・大電流化に対応する電源回路で用いられる場合に、上述したように使用電流範囲が広い。従って、低電流で動作するバックアップ時の効率を重視したＤＣ−ＤＣコンバータでは、大電流で動作する通常動作時の効率が悪くなる。これは、省エネの観点から、一般的に好ましくない。一方、大電流で動作する通常動作時の効率を重視したＤＣ−ＤＣコンバータでは、低電流で動作するバックアップ時の効率が悪くなり、バックアップ時間が短縮される。また、現在存在する、昇降圧且つ大電流対応の高効率ＤＣ−ＤＣコンバータは、その最大電流が１Ａ程度であり、今後のプロセス技術の進歩に伴う一層の低電圧・大電流化及びメモリの増設に対応できないという問題がある。また、価格に関しても非常に高価であり、コスト面でも好ましいものではない。
【００１１】
このように、従来技術においては、バックアップされる素子の仕様に対応しながら、長時間のバックアップを確保することが困難であるという問題がある。
【００１２】
従って、本発明は、上記問題を鑑みて、接続される負荷の仕様に対応可能で、且つ高効率な電源装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、第１の電源と、該第１の電源の出力電圧を昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧を降圧する降圧手段と、該降圧手段の出力電圧に基づいて動作する負荷とを有し、前記昇圧手段は、前記第１の電源の出力電圧を前記降圧手段の動作下限電圧まで昇圧する、ことを特徴とする。
【００１４】
これにより、接続される負荷の仕様に対応可能で、且つ高効率な電源装置を提供することができる。例えば、前記負荷がメモリＩＣであって、前記第１の電源が電池又はキャパシタ等のバックアップ電源である場合に、バックアップ時間を延ばすことが可能となる。
【００１５】
望ましくは、前記動作下限電圧は、前記負荷の動作電圧に基づく。
【００１６】
更に望ましくは、前記動作下限電圧は、更に前記降圧手段における電圧降下に基づく。
【００１７】
これにより、前記降圧手段における電力損失を最小限とすることができる。
【００１８】
また、望ましくは、本発明の電源装置は、当該電源装置の通常動作時に電源供給源となる第２の電源を更に有し、前記第１の電源は、前記第２の電源からの電源供給が停止された場合に電源供給源となる場合に、前記昇圧手段により昇圧された前記第１の電源の出力電圧と、前記第２の電源の出力電圧とを切り替えて、前記降圧手段へ供給する供給電源切替え手段を更に有する。
【００１９】
これにより、「第２の電源」を主電源、「第１の電源」を補助電源とする電源装置において、従来の電源装置では１つの手段により行われていた昇圧動作及び降圧動作を別々の手段により行い、主電源からの電源供給フローと補助電源からの電源供給フローとを夫々別のフローとすることにより、通常動作時及びバックアップ動作時の夫々の動作に適応する電源装置を提供することができる。従って、動作状態に応じた要求仕様を満足しながら、高効率を実現可能な電源装置を提供することできる。即ち、「負荷」として用いられる素子の低電圧・大電流化に対応しながら、バックアップ時間を延ばすことができる。
【００２０】
また、更に望ましくは、本発明の電源装置は、前記第１の電源の出力側に、該第１の電源の電源供給を制御するスイッチ手段を更に有する。
【００２１】
これにより、補助電源の電力が必要とされる場合以外で消費されることが回避される。
【００２２】
また、更に望ましくは、本発明の電源装置において、前記供給電源切替え手段は、前記第１の電源の出力側に順方向で配置された第１のダイオードと、前記第２の電源の出力側に順方向で配置された第２のダイオードとから構成される。
【００２３】
これにより、第１の電源からの出力電圧と、第２の電源からの出力電圧とが比較され、前者の方が大きい場合には、第1のダイオードが導通し、第２のダイオードが遮断され、一方、後者の方が大きい場合には、第２のダイオードが導通し、第１のダイオードが遮断する。即ち、特別な制御手段を用いずに、第１の電源及び第２の電源の夫々からの出力電圧を切り替えることができる。
【００２４】
また、更に望ましくは、本発明の電源装置において、前記第１の電源は、電池又はキャパシタである。
【００２５】
また、望ましくは、本発明の電源装置は、画像形成装置に組み込まれても良い。
【００２６】
これにより、画像形成装置において、電源オフ時にバックアップされるべきメモリ等の回路構成要素が多数存在する場合に、従来のバッテリーバックアップ電源回路に比べて、回路規模はほぼ同じであるにも関わらず、より多くの回路構成要素をバックアップすることが可能となる。更に、回路構成要素の低電圧・大電流化が進んだ場合に、回路の構成及び規模を変えずに、容易にそのような低電圧・大電流化に対応することが可能となる。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、第１の電源と負荷とを有する電源装置において、前記第１の電源により前記負荷を動作させる方法であって、第１の電源の出力電圧を昇圧する昇圧ステップと、該昇圧ステップで昇圧された前記第１の電源の出力電圧を降圧する降圧ステップと、前記昇圧ステップで昇圧され、前記降圧ステップで降圧された前記第１の電源の出力電圧に基づいて負荷を動作させる負荷動作ステップとを有し、前記昇圧ステップは、前記第１の電源の出力電圧を前記負荷の動作電圧に基づく電圧まで昇圧する、ことを特徴とする。
【００２８】
望ましくは、本発明の方法において、前記昇圧ステップは、前記負荷の動作電圧に加え、更に前記降圧ステップで生じる電圧降下に基づく電圧まで、前記第１の電源の出力電圧を昇圧する。
【００２９】
また、望ましくは、本発明の方法において、当該電源装置が通常動作時に電源供給源となる第２の電源を更に有し、前記第１の電源は、前記第２の電源からの電源供給が停止された場合に電源供給源となる場合に、前記昇圧ステップで昇圧された前記第１の電源の出力電圧と、前記第２の電源の出力電圧とを切り替える供給電源切替えステップとを更に有し、前記降圧ステップは、前記供給電源切替えステップで切り替えられた前記第１の電源の出力電圧又は前記第２の電源の出力電圧のいずれか一方を降圧する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、昇圧及び降圧をするための動作が複数段設けられる場合に、後段の手段での電力損失が最小限となるよう前段での昇圧及び降圧を最適化することにより、接続される負荷の仕様に対応可能で、且つ高効率な電源装置及び方法を提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３２】
［構成］
図１は、本発明の電源装置の全体構成の一例を示すブロック図である。図１において、電源装置４００は、１以上の素子４０８に接続されており、素子４０８を動作させるために必要な動作電圧を供給する装置であって、補助電源４０１、通常電源（主電源）４０２、スイッチ部４０３、切替え制御部４０４、昇圧部４０５、供給電源切替え部４０６、及び降圧部４０７を有する。
【００３３】
通常電源４０２は、電源装置４００が含まれている機器（図示せず。）の通常動作時の素子４０８の電源供給源であり、一方、補助電源４０１は、通常電源４０２からの電源供給が中断された場合、即ち、バックアップ動作時の素子４０８の電源供給源である。補助電源４０１は、例えば、電池及びキャパシタ等であっても良い。スイッチ部４０３は、補助電源４０１からの電源供給を、所定の条件でオン及びオフに切り替える手段であり、切替え制御部４０４は、スイッチ部４０３の切替え動作を所定の条件に基づいて制御する手段である。昇圧部４０５は、補助電源４０１から出力された電圧を所定の電圧へと昇圧する手段である。供給電源切替え部４０６は、スイッチ部４０３の動作に応じて、通常電源４０２及び補助電源４０１からの夫々の電源供給を切り替える手段である。降圧部４０７は、通常動作時には通常電源４０２からの電圧を、バックアップ動作時には補助電源４０１からの電圧を夫々、素子４０８の動作電圧へと降圧する手段である。
【００３４】
図２は、例えば、補助電源４０１としてリチウム二次電池を使用した場合の放電特性の一例を示すグラフである。図２に示した放電特性は、二次電池から１０ｍＡの一定電流を流したときのグラフである。図２より、補助電源として電池等を用いると、放電することにより電池の電圧が徐々に低下することが分かる。このように補助電源の電圧が放電等により変動する場合に一定電圧を得るためには、補助電源の電圧を所定の電圧へと昇圧し、その後降圧する必要がある。
【００３５】
［動作］
次に、図１の電源装置４００の動作について図３を参照して説明する。図３は、図１の電源装置４００の動作概要フローを示す図である。（ａ）は通常動作時のフローチャートであり、一方、（ｂ）はバックアップ動作時のフローチャートである。
【００３６】
通常動作時には、上述したように、素子４０８の電源供給源として通常電源４０２が用いられる。電源装置４００が含まれている機器（図示せず。）の電源がオンとされると、ステップＳ６１１において、通常電源４０２は、ＡＣ電源から生成された直流電圧を供給する。通常、この電圧は、電源供給を受けるべき素子４０８の動作電圧よりも高い。次に、ステップＳ６１２において、通常電源４０２から供給された直流電圧である通常電源電圧は、供給電源切替え部４０６を介して降圧部４０７へと供給される。降圧部４０７は、通常電源電圧を素子４０８の動作電圧へと降圧する。最後に、ステップＳ６１３において、降圧された通常電源電圧は、素子４０８の動作電圧として素子４０８へ供給される。このような一連の動作は、機器の電源がオンとされている間、連続的に実行される。
【００３７】
一方、バックアップ動作時には、上述したように、バックアップされるべき素子４０８の電源供給源として補助電源４０１が用いられる。機器の一時停止等により通常電源４０２からの電源供給が中断されると、ステップＳ６２１において、補助電源４０１は、補助電源電圧を供給する。ただし、図２を参照して説明したように、補助電源電圧は変動する。従って、ステップＳ６２２において、補助電源電圧は、先ず昇圧部４０５により所定の電圧へと昇圧される。好ましくは、所定の電圧は、その後のステップで昇圧された補助電源電圧が素子４０８の動作電圧へと降圧されるので、この動作電圧以上の値であって、降圧部４０７による電力損失が最小となる電圧（素子動作電圧＋降圧部内の電圧降下）である。次に、ステップＳ６２３において、所定の電圧へと昇圧された補助電源電圧は、供給電源切替え部４０６を介して降圧部４０７へと供給される。降圧部４０７は、この補助電源電圧を素子４０８の動作電圧へと降圧する。最後に、ステップＳ６２４において、昇圧及び降圧をなされた補助電源電圧は、素子４０８の動作電圧として素子４０８へ供給される。このような一連の動作は、機器のバックアップ動作の間、連続的に実行される。
【００３８】
［回路例］
次に、本発明の電源装置について具体的に説明する。
【００３９】
図４は、本発明の電源装置の一実施例を示すブロック図である。図４に示した電源装置は、記憶装置７１０としてのＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ）−ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）をバックアップメモリとしたバッテリーバックアップ電源回路であって、充電回路７０１、補助電源７０２、スイッチ部７０３、切替え制御部７０４、電圧検出部７０５、昇圧部７０６、通常電源（主電源）７０７、供給電源切替え部７０８、及び降圧部７０９を有する。
【００４０】
充電回路７０１は、補助電源７０２を充電するための手段であって、当該バッテリーバックアップ電源回路が含まれている機器の別の電源回路（図示せず。）によりＡＣ電源から生成された＋５ＶのＤＣ電源を用いて、補助電源７０２を充電する。補助電源７０２は、機器のバックアップ動作時の電源供給源であって、本実施例では、単セルのリチウムイオン二次電池が用いられている。なお、この二次電池は、公称電圧が３．０Ｖであり、公称容量が１００ｍＡｈであるとする。
【００４１】
スイッチ部７０３は、二次電池７０２から記憶装置７１０への電源供給をオン及びオフに切り替える手段であって、本実施例ではｐｎｐトランジスタが用いられている。切替え制御部７０４は、スイッチ部７０３のオン／オフ切替えを制御するための手段であって、通常電源７０７のオン／オフ、記憶装置７１０の記憶状態（即ち、保持すべきデータが記憶されているか否か。）、及び／又は二次電池７０２の電圧状態などの所定の条件に応じて、スイッチ部７０３へ制御信号を出力する。本実施例において、制御信号は、スイッチ部７０３がバックアップ動作時にオンとされ、通常動作時にオフとされるように、スイッチ部７０３のベース電極へ入力されている。また、上記所定の条件は、本実施例では、機器のＣＰＵ（中央演算処理装置）等により実行されるソフトウェアより入力されるとする。
【００４２】
電圧検出部７０５は、二次電池７０２の過剰放電を防止するために、二次電池７０２の電圧を監視する手段である。本実施例において、電圧検出部７０５は、スイッチ部７０３のエミッタ電極に接続されており、スイッチ部７０３を介して二次電池７０２の出力電圧を検出している。電圧検出部７０５は、ある一定以下の電圧を検出した場合に、スイッチ部７０３がオフとされるように、その旨をソフトウェアにより切替え制御部７０４へ通知する。
【００４３】
昇圧部７０６は、二次電池７０２からスイッチ部７０３を介して供給される電圧を所定の電圧へと昇圧する手段であって、本実施例では、一定以上の変換効率を保つために、従来のＤＣ−ＤＣコンバータを用いている。また、本実施例において、上記所定の電圧は、二次電池７０２の公称電圧である３．０Ｖに設定され、可能な限り昇圧幅を小さくすることによりＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率を上げている。更に、バックアップ動作時に記憶装置７１０に必要とされる電流はｍＡのオーダーの電流であるから、低電流時に高効率なＤＣ−ＤＣコンバータを選択することにより、二次電池７０２の電力消費を減らすことができる。
【００４４】
通常電源７０７は、機器の通常動作時の電源供給源であって、本実施例では、当該バッテリーバックアップ電源回路が含まれている機器の別の電源回路（図示せず。）によりＡＣ電源から生成された＋３．３ＶのＤＣ電源が用いられている。
【００４５】
供給電源切替え部７０８は、スイッチ部７０３と共にバックアップ動作時と通常動作時とで電源供給フローを切り替えるための手段であって、本実施例では、２つのダイオードＤ１及びＤ２から成る。第１のダイオードＤ１は、昇圧部７０６と降圧部７０９との間に順方向で配置され、バックアップ動作時に二次電池７０２からの電源供給を整流する。一方、第２のダイオードＤ２は、通常電源７０７と降圧部７０９との間に順方向で配置され、通常動作時に通常電源７０７からの電源供給を整流する。このような回路構成により、昇圧部７０６により昇圧された二次電池７０２の出力電圧と、通常電源７０７の出力電圧とが比較され、昇圧部７０６により昇圧された二次電池７０２の出力電圧の方が大きい場合には、第1のダイオードＤ１が導通し、第２のダイオードＤ２が遮断され、一方、通常電源７０７の出力電圧の方が大きい場合には、第２のダイオードＤ２が導通し、第１のダイオードＤ１が遮断する。また、ダイオードＤ１及びＤ２として、可能な限り電力損失を小さくするために、ショットキーバリアダイオードが用いられても良い。
【００４６】
降圧部７０９は、バックアップ動作時には二次電池７０２から出力された電圧を、通常動作時には通常電源７０７から出力された電圧を夫々、記憶装置７１０の動作電圧へと降圧するための手段であって、本実施例では、記憶装置７１０の大電流化に対応するために、例えば低飽和レギュレータのような、数Ａまで使用可能なレギュレータが用いられている。また、望ましくは、レギュレータでの電力損失を可能な限り小さくするために、レギュレータ自体の消費電流が少なく、且つ、その入出力電圧差が小さいものを選択しても良い。
【００４７】
記憶装置７１０は、電源装置を用いることでバックアップされる半導体素子であって、主に、例えばＳＤＲ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ）−ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２−ＳＤＲＡＭ及びＤＤＲ３−ＳＤＲＡＭなどのメモリである。また、外付けで増設されるＤＩＭＭ（Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｍｏｄｕｌｅ）などのメモリであっても良い。本実施例では、記憶装置７１０として、その動作電圧が２．５Ｖである２個のＤＤＲ−ＳＤＲＡＭが用いられているとする。一般的に、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭは、セルフリフレッシュ信号が入力されると、セルフリフレッシュ状態となる。セルフリフレッシュ状態にあるＤＤＲ−ＳＤＲＡＭは、ほんの数ｍＡの電流でデータを保持することができる。
【００４８】
以下、図４の電源装置の動作を説明する。
【００４９】
図４の電源装置が組み込まれている機器（図示せず。）の通常動作時には、記憶装置７１０の電源供給源として通常電源７０７が用いられている。従って、このとき、スイッチ部７０３は切替え制御部７０４によりオフとされており、補助電源、即ち二次電池７０２からの電源供給は遮断されている。通常電源７０７から出力された電圧は、供給電源切替え部７０８の第２のダイオードＤ２を介して降圧部、即ちレギュレータ回路７０９へ供給される。本実施例では、記憶装置７１０として、動作電圧２．５ＶのＤＤＲ−ＳＤＲＡＭが用いられており、通常電源７０７の出力電圧３．３Ｖは、レギュレータ回路７０９により２．５Ｖへと降圧される。
【００５０】
なお、通常動作時に回路には１Ａ程度の大電流が流れるので、このような大電流に耐えることができるレギュレータ回路及びダイオードが使用される。特に、本実施例では、上述したように３．３Ｖから２．５Ｖを生成するので、（供給電源切替え部７０８の第２の）ダイオードは、後段のレギュレータでの入出力電圧差も考慮して、電圧降下の小さいショットキーバリアダイオードが用いられる。
【００５１】
従って、電源装置は、機器の通常動作時に大電流を流すことができるよう構成される。
【００５２】
一方、機器のバックアップ動作時には、記憶装置７１０の電源供給源として補助電源、即ち二次電池７０２が用いられる。従って、このとき、スイッチ部７０３は切替え制御部７０４によりオンとされており、二次電池７０２の電圧は、スイッチ部７０３を介して昇圧部、即ちＤＣ−ＤＣコンバータ７０６へ供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６は、二次電池７０２の電圧を、二次電池７０２の公称電圧である３．０Ｖへと昇圧する。昇圧された二次電池７０２の電圧は、供給電源切替え部７０８の第１のダイオードＤ１を介してレギュレータ回路７０９へ供給され、通常動作時と同じく、レギュレータ回路７０９により、記憶部７１０の動作電圧である２．５Ｖへと降圧される。
【００５３】
なお、補助電源７０２として用いられている二次電池は、有限な容量を有しており、記憶装置７１０へ電源供給を行うことにより、即ち、放電することにより、その容量は徐々に減少する。従って、明らかに、電池容量の消費が少なくなればなる程、バックアップ時間は長くなる。
【００５４】
記憶装置７１０としてＤＤＲ−ＳＤＲＡＭが用いられている場合には、バックアップ動作時に回路に流れる電流は数ｍＡ程度である。従って、電源装置は、数ｍＡの低電流に対して高効率なＤＣ−ＤＣコンバータを用いることにより、二次電池の電力消費を減らすよう構成される。本発明によれば、通常動作時の電源供給フローはＤＣ−ＤＣコンバータを通らないので、ＤＣ−ＤＣコンバータの選定は、バックアップ動作時のみを考慮すれば良い。
【００５５】
また、ダイオード及びトランジスタとして、電圧降下の小さいショットキーバリアダイオード及び低飽和トランジスタを夫々用いることにより、バックアップ動作時の電力損失を減らすことが可能であり、電源装置は高効率な構成とされる。更に、降圧部として用いられるレギュレータ回路として、レギュレータ自体の消費電流が少なく、且つ、その入出力電圧差が小さい低飽和レギュレータを用いることにより、更に電力損失を減らすことが可能である。
【００５６】
従って、電源装置は、機器のバックアップ動作時にその電力損失が小さくなるよう構成される。昇圧動作及び降圧動作の夫々を別々の手段により行い、通常動作時とバックアップ動作時とで電源供給フローを別々とすることにより、バックアップ動作時のみを考慮して部品選定を行うことが可能となるので、低電圧・大電流化に対応し、且つ、高効率な電源装置の構成が実現される。
【００５７】
このように、通常動作時とバックアップ動作時とで電源供給フローを別々とすることにより、夫々の動作の目的に適合した回路構成とすることが可能となり、結果として、記憶装置７１０、即ち、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭへ常に安定的にその動作電圧２．５Ｖを供給し、より長時間、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭに記憶したデータを保持するようＤＤＲ−ＳＤＲＡＭをバックアップすることが可能となる。
【実施例２】
【００５８】
図５は、本発明の電源装置の全体構成の他の例を示すブロック図である。図５の電源装置８００は、素子４０８の動作電圧が通常電源４０２の出力電圧よりも高い場合に対応するよう構成された電源装置であって、昇圧部４０５及び降圧部４０７の配置が入れ替えられていること以外は、図１の電源装置４００と同じ構成を有する。
【００５９】
図５の電源装置８００の動作について図６を参照して説明する。図６は、図５の電源装置８００の動作概要フローを示す図である。（ａ）は通常動作時のフローチャートであり、一方、（ｂ）はバックアップ動作時のフローチャートである。
【００６０】
通常動作時には、素子４０８の電源供給源として通常電源４０２が用いられる。電源装置８００が含まれている機器（図示せず。）の電源がオンとされると、ステップＳ９１１において、通常電源４０２は、ＡＣ電源から直流である通常電源電圧を生成する。本実施例では、この電圧は、電源供給を受けるべき素子４０８の動作電圧よりも低い。従って、次のステップＳ９１２において、通常電源電圧は、供給電源切替え部４０６を介して昇圧部４０５へと供給される。昇圧部４０５は、通常電源電圧を素子４０８の動作電圧へと昇圧する。最後に、ステップＳ９１３において、昇圧された通常電源電圧は、素子４０８の動作電圧として素子４０８へ供給される。このような一連の動作は、機器の電源がオンとされている間、連続的に実行される。
【００６１】
一方、バックアップ動作時には、バックアップされるべき素子４０８の電源供給源として補助電源４０１が用いられる。機器の一時停止等により通常電源４０２からの電源供給が中断されると、ステップＳ９２１において、補助電源４０１は、補助電源電圧を供給する。ただし、補助電源電圧は変動するので、ステップＳ９２２において、補助電源電圧は、降圧部４０７により所定の電圧へと降圧される。好ましくは、所定の電圧は、その後のステップで降圧された補助電源電圧が素子４０８の動作電圧へと昇圧されるので、この動作電圧以下の値であって、昇圧部４０５による電力損失が最小となる電圧である。本実施例では、例えば、通常電源４０２の出力電圧にほぼ等しい値に設定される。次に、ステップＳ９２３において、所定の電圧へと降圧された補助電源電圧は、供給電源切替え部４０６を介して昇圧部４０５へと供給される。昇圧部４０５は、この補助電源電圧を素子４０８の動作電圧へと昇圧する。最後に、ステップＳ９２３において、降圧及び昇圧をなされた補助電源電圧は、素子４０８の動作電圧として素子４０８へ供給される。このような一連の動作は、機器のバックアップ動作の間、連続的に実行される。
【００６２】
このように、素子４０８の動作電圧が通常電源４０２の出力電圧よりも高い場合にも、通常動作時とバックアップ動作時とで電源供給フローを別々とすることにより、夫々の動作の目的に適合した回路構成とすることが可能となる。結果として、電源回路の電力損失は最小限とされ、高い効率を得られる。電源装置が図５のように構成された場合には、通常動作時の電源供給フローは昇圧部のみを通る。
【００６３】
また、望ましくは、降圧部４０７には、レギュレータ回路ではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータが用いられる。このＤＣ−ＤＣコンバータとしては、低電流時に高効率なＤＣ−ＤＣコンバータが選択される。
【実施例３】
【００６４】
本発明の電源装置は、有利に、突然の停電又は電源中断時などの場合にデータが失われないよう、メモリをバックアップする機能を必要とする電子機器に組み込まれても良い。例えば、図７は、本発明の電源装置を搭載する画像形成装置の例である。
【００６５】
図７において、画像形成装置は、複合機能フルカラーデジタル複写機であって、カラープリンタ１０、給紙テーブル２０、スキャナ３０、自走原稿送り装置（ＡＤＦ）４０、及び操作ボード６０の各ユニットを有する。
【００６６】
カラープリンタ１０は、画像データのカラー印刷を実行するユニットであり、給紙テーブル２０は、カラープリンタ１０へカラー印刷のための用紙を供給するユニットである。スキャナ３０は、原稿の内容を画像データとして読み込むためのユニットであり、ＡＤＦ４０は、スキャナ３０へ読み取られるべき原稿を自動的に送るユニットである。操作ボード６０は、ユーザが装置を操作するための手段である。
【００６７】
画像形成装置は、更に、システムコントローラ（図示せず。）を内蔵しており、このシステムコントローラを介して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）が接続されたＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されている。また、システムコントローラは、例えばインターネットのような通信網に接続することができる。従って、画像形成装置は、通信網を介して、離れたところにある管理センタの管理サーバ（図示せず。）と通信して、データの交換を行うことができる。
【００６８】
画像形成装置は、更に、ファクシミリコントローラユニット（ＦＣＵ）（図示せず。）を内蔵しても良い。画像形成装置は、ＦＣＵを介して、装置の外にある交換機ＰＢＸ及び公衆通信網（ＰＮ）に接続されて、ファクシミリ通信を行うことができる。
【００６９】
このような画像形成装置においてファクシミリ通信中に突然電源がオフとされた場合に、本発明の電源装置は、ファクシミリ通信により送受信された又は送受信されるべきデータを記憶するメモリのバックアップをするよう動作する。
【００７０】
また、本発明の電源装置を画像形成装置に組み込むことにより、電源オフ時にバックアップされるべきメモリ等の回路構成要素が多数存在する場合に、従来のバッテリーバックアップ電源回路に比べて、回路規模はほぼ同じであるにも関わらず、より多くの回路構成要素をバックアップすることが可能となる。更に、回路構成要素の低電圧・大電流化が進んだ場合に、回路の構成及び規模を変えずに、容易にそのような低電圧・大電流化に対応することが可能となる。
【００７１】
［変形例］
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。
【００７２】
例えば、上記実施例において、補助電源として単セルのリチウムイオン二次電池が用いられたが、ポリマーリチウム二次電池等の他の二次電池が用いられても良く、また、マンガン乾電池等の一次電池、及びキャパシタが代わりに用いられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の電源装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】補助電源としてリチウム二次電池を使用した場合の放電特性の一例を示すグラフである。
【図３（ａ）】図１の電源装置の通常動作時のフローチャートを示す。
【図３（ｂ）】図１の電源装置のバックアップ動作時のフローチャートを示す。
【図４】本発明の電源装置の一実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の電源装置の全体構成の他の例を示すブロック図である。
【図６（ａ）】図５の電源装置の通常動作時のフローチャートを示す。
【図６（ｂ）】図５の電源装置のバックアップ動作時のフローチャートを示す。
【図７】本発明の電源装置を搭載する画像形成装置の例である。
【図８】従来の電源回路の一般的な回路構成を示すブロック図である。
【図９】特開平９−６５５８５号に開示されたバッテリーバックアップ電源回路の一実施形態を示す。
【図１０】図８のバッテリーバックアップ電源回路の機能ブロック図を示す。
【符号の説明】
【００７４】
４００，８００  電源装置
４０１  補助電源
４０２，７０７  通常電源（主電源）
４０３，７０３  スイッチ部
４０４，７０４  切替え制御部
４０５  昇圧部
４０６，７０８  供給電源切替え部
４０７  降圧部
４０８  素子
７０１  充電回路
７０２  二次電池
７０５  電圧検出部
７０６  ＤＣ−ＤＣコンバータ
７０９  レギュレータ回路
７１０  記憶装置
【図１】
0005167673.tif 000002
【図２】
0005167673.tif 000003
【図３（ａ）】
0005167673.tif 000004
【図３（ｂ）】
0005167673.tif 000005
【図４】
0005167673.tif 000006
【図５】
0005167673.tif 000007
【図６（ａ）】
0005167673.tif 000008
【図６（ｂ）】
0005167673.tif 000009
【図７】
0005167673.tif 000010
【図８】
0005167673.tif 000011
【図９】
0005167673.tif 000012
【図１０】
0005167673.tif 000013