(57)【要約】【課題】定電圧制御側の出力端の電圧を維持しつつ、非定電圧制御側の出力端の変動にも対応可能な電源装置を提供する。【解決手段】電圧供給回路３からの直流電圧を入力巻き線に入力し、第１および第２出力巻き線Ｓ１，Ｓ２からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランス４と、トランス４の入力巻き線Ｓ０への電流をスイッチングするスイッチング制御回路５と、第１および第２出力巻き線Ｓ１，Ｓ２からの出力を平滑整流して第１出力端ＯＵＴ１および第２出力端ＯＵＴ２へ出力する第１および第２平滑整流回路６，７と、第１出力端ＯＵＴ１の直流電圧を監視してスイッチング制御回路５のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する電圧監視回路８と、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２との直流電圧の差が所定電位差以上であるときに、第１出力端ＯＵＴ１から第２出力端ＯＵＴ２へ電流を分流する電位検出分流回路９を備えた。【選択図】図１
2007159304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を直流電圧とする電圧供給回路と、
前記電圧供給回路からの直流電圧を入力巻き線に入力し、第１および第２出力巻き線からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランスと、
前記トランスの入力巻き線への電流をスイッチングするスイッチング制御回路と、
前記第１および第２出力巻き線からの出力をそれぞれ平滑整流して第１および第２出力端へ出力する第１および第２平滑整流回路と、
前記第１出力端の直流電圧を監視してスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する電圧監視回路とを有する電源装置において、
前記第１出力端と前記第２出力端との直流電圧の差が所定電位差以上であるときに、前記第１出力端から前記第２出力端へ電流を分流する電位検出分流回路を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電位検出分流回路は、前記第１出力端と前記第２出力端とに接続された分割抵抗と、前記分割抵抗により分割された電圧が所定電位差であるときに、前記第１出力端から前記第２出力端へ電流を流すシャントレギュレータとを備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記電位検出分流回路は、前記第１出力端と前記第２出力端とに接続された分割抵抗と、前記分割抵抗により分割された電圧が所定電位差であるときに、前記第１出力端から前記第２出力端へ電流を分流するトランジスタとを備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記分割抵抗の第１抵抗と第２抵抗との間に順方向にダイオードが設けられ、
前記トランジスタは、前記第１抵抗およびダイオードと、前記第２抵抗とで分割された電圧により分流することを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング方式により交流電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電圧を直流電圧に変換して安定した電圧を負荷に供給する電源装置として、スイッチング方式のものがある。このスイッチング方式は、交流電源電圧を直流電圧とする電圧供給回路と、電圧供給回路からの直流電圧を入力巻き線に入力し、第１および第２出力巻き線からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランスと、トランスの入力巻き線への電流をスイッチングするスイッチング制御回路と、第１および第２出力巻き線からの出力をそれぞれ平滑整流して第１および第２直流電圧として出力する平滑整流回路と、この平滑整流回路の出力が所定電圧値になるようにスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する帰還回路となる電圧監視回路とを備えている。
【０００３】
この電源装置では、電圧監視回路が接続された第１または第２直流電圧のいずれか一方を主出力として、その電圧を監視して定電圧制御を行うことで、他方の副出力の電圧も定電圧制御を行えるようにしたものである。
【０００４】
このようなスイッチング方式の従来の電源装置が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の安定化電源回路は、定電圧制御を行っている側の負荷変動により発生するリンケージスパイク電圧を抑制するために、非定電圧制御側の出力端から定電圧制御側の出力端へ電位差による電流を分流する電位検出および電流分流回路を設けたものである。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０５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、特許文献１に記載の安定化電源回路では、非定電圧制御側の出力端から定電圧制御側の出力端へ電位差による電流を分流する電位検出および電流分流回路を設けているので、非定電圧制御側の出力端に接続された負荷の消費電流が大きくなって電圧低下が発生しても、その電圧は補償されない。また、その状態で定電圧制御側の出力端に接続された負荷の消費電流が大きく増加した場合では、更に非電圧制御側の出力端から電流を流し込んで補おうとするので、非定電圧制御側の出力端は、電圧低下を招いてしまう。
【０００６】
従って、非定電圧制御側の出力端には、消費電流が少ないけれど、精度がある程度要求される負荷を接続することができない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、定電圧制御側の出力端の電圧を維持しつつ、非定電圧制御側の出力端の変動にも対応可能な電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電源装置は、交流電源電圧を直流電圧とする電圧供給回路と、前記電圧供給回路からの直流電圧を入力巻き線に入力し、第１および第２出力巻き線からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランスと、前記トランスの入力巻き線への電流をスイッチングするスイッチング制御回路と、前記第１および第２出力巻き線からの出力をそれぞれ平滑整流して第１および第２出力端へ出力する第１および第２平滑整流回路と、前記第１出力端の直流電圧を監視してスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示
する電圧監視回路とを有する電源装置において、前記第１出力端と前記第２出力端との直流電圧の差が所定電位差以上であるときに、前記第１出力端から前記第２出力端へ電流を分流する電位検出分流回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、第２出力端に接続されている負荷に消費電流の増加が発生して、第２出力端が電圧低下しても、第２出力端の直流電圧を元の所定電圧に復帰させる定電圧制御を行うことができるので、定電圧制御側である第１出力端の電圧を維持しつつ、非定電圧制御側である第２出力端の変動にも対応が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願の第１の発明は、交流電源電圧を直流電圧とする電圧供給回路と、電圧供給回路からの直流電圧を入力巻き線に入力し、第１および第２出力巻き線からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランスと、トランスの入力巻き線への電流をスイッチングするスイッチング制御回路と、第１および第２出力巻き線からの出力をそれぞれ平滑整流して第１および第２出力端へ出力する第１および第２平滑整流回路と、第１出力端の直流電圧を監視してスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する電圧監視回路とを有する電源装置において、第１出力端と第２出力端との直流電圧の差が所定電位差以上であるときに、第１出力端から第２出力端へ電流を分流する電位検出分流回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
電圧供給回路は、交流電源電圧を直流電圧に平滑整流する。この電圧供給回路は、トランスの入力巻き線に接続されている。トランスは、入力巻き線に入力される電圧を、第１および第２出力巻き線の巻き線比によって、それぞれ定格電圧を出力するものである。そして、トランスの入力巻き線への電流をスイッチングするスイッチング制御回路により、第１出力巻き線と第２出力巻き線とに出力される電圧が調整される。第１出力巻き線と第２出力巻き線には平滑整流して第１および第２出力端へ出力する第１および第２平滑整流回路が接続されている。そして、電圧監視回路が、この第１平滑整流回路により第１出力端へ出力された直流電圧を監視してスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する。これにより第１出力端に接続されている負荷が消費電流が増加し、第１出力端の直流電圧が低下しても、電圧監視回路がスイッチング制御回路のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示し、スイッチング制御回路がトランスの入力巻き線への電流を制御することで、第１出力端の直流電圧を元の所定電圧値に復帰させる定電圧制御を行うことができる。
【００１２】
そして、電位検出分流回路が、第２出力端に接続されている負荷に消費電流の増加が発生した場合、第１出力端と第２出力端との間の直流電圧の電位差を監視し、その電位差が所定以上の電位差となったときに、第１出力端から第２出力端へ電流を分流する。この分流により、第１出力端から第２出力端へ電流を補うと共に、この分流によって発生する第１出力端の電圧低下で、第１出力端を元の所定電圧値に復帰させる定電圧制御が、第１出力端だけでなく第２出力端の直流電圧も上昇させる。従って、第２出力端に接続されている負荷に消費電流の増加が発生して、第２出力端が電圧低下しても、第２出力端の直流電圧を元の所定電圧に復帰させる定電圧制御を行うことができる。
【００１３】
本願の第２の発明は、電位検出分流回路は、第１出力端と第２出力端とに接続された分割抵抗と、分割抵抗により分割された電圧が所定電位差であるときに、第１出力端から第２出力端へ電流を流すシャントレギュレータとを備えたことを特徴としたものである。
【００１４】
分割抵抗が第１出力端と第２出力端とに接続されている。そしてシャントレギュレータが第１出力端から第２出力端へ電流を分流するように接続されている。この分割抵抗によ
り分割された電圧に基づいてシャントレギュレータが第１出力端から第２出力端へ電流を分流するように動作する。つまり、シャントレギュレータが第１出力端から第２出力端へ電流を分流し始める電圧を、第２出力端に接続された負荷の消費電流が増大して直流電圧が低下したために電圧補償が必要となる電圧値とすることで、第２出力端に接続された負荷に対して定電圧制御が可能となる。
【００１５】
本願の第３の発明は、電位検出分流回路は、第１出力端と第２出力端とに接続された分割抵抗と、分割抵抗により分割された電圧が所定電位差であるときに、第１出力端から第２出力端へ電流を分流するトランジスタとを備えたことを特徴としたものである。
【００１６】
シャントレギュレータの代わりにトランジスタとすることも可能である。トランジスタは、シャントレギュレータより安価なので、電源装置の低廉化が図れる。
【００１７】
本願の第４の発明は、分割抵抗の第１抵抗と第２抵抗との間に順方向にダイオードが設けられ、トランジスタは、第１抵抗およびダイオードと、第２抵抗とで分割された電圧により分流されることを特徴としたものである。
【００１８】
トランジスタは、温度により特性変化を有するものであるので、分割抵抗の第１抵抗と第２抵抗との間に順方向にダイオードを設け、トランジスタを、第１抵抗およびダイオードと、第２抵抗とで分割された電圧で分流させることで、ダイオードによってトランジスタの温度補償を行うことができる。
【００１９】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る電源装置を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置を説明する回路図である。
【００２０】
図１に示すように、電源装置１は、ファクシミリ装置の電源として用いられている。電源装置１は、交流電源２から供給される交流電源電圧を直流電圧へ平滑整流する電圧供給回路３を備えている。この電圧供給回路３は、ダイオードブリッジＤＢと、平滑コンデンサＣ０とで平滑整流が行われている。
【００２１】
電圧供給回路３には、この電圧供給回路３から出力される直流電圧を入力巻き線Ｓ０に入力し、第１出力巻き線Ｓ１および第２出力巻き線Ｓ２からそれぞれ所定の定格電圧を出力するトランス４が接続されている。
【００２２】
トランス４の入力巻き線Ｓ０には、トランス４の入力巻き線Ｓ０への電流をスイッチングするスイッチング制御回路５が接続されている。
【００２３】
このスイッチング制御回路５は、トランス４に接続され経路をスイッチングするＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１と、スイッチングするためのパルスを発生するパルス変調制御ＩＣ５１とを備えている。このパルス変調制御ＩＣ５１は、後述する電源監視回路からの通知を、フォトカプラＰＣ１を介して受信することで、スイッチングのパルス幅や周期の変更を行う。
【００２４】
トランス４の第１出力巻き線Ｓ１には、第１平滑整流回路６が接続されている。また、トランス４の第２出力巻き線Ｓ２には、第２平滑整流回路７が接続されている。第１平滑整流回路６および第２平滑整流回路７は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２が直列に接続され、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２がグランドとの間に接続されている。
【００２５】
この第１平滑整流回路６は、第１出力端ＯＵＴ１に主出力電圧Ｖ１として直流電圧を出
力する。本実施の形態では、主出力電圧Ｖ１として２４Ｖが出力され、負荷として記録紙搬送や原稿搬送を行う駆動モータや、印字する印字ヘッドなどが接続され供給されている。
【００２６】
第２平滑整流回路７は、第２出力端ＯＵＴ２に副出力電圧Ｖ２として直流電圧を出力する。本実施の形態では、副出力電圧Ｖ２として６Ｖが出力され、負荷としてプリント配線基板に搭載された回路素子や、照明として使用されるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や、表示部として設けられたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ）などが接続され供給されている。
【００２７】
第１出力端ＯＵＴ１には、直流電圧を監視してスイッチング制御回路５のスイッチングのパルス幅や周期の変更を指示する電圧監視回路８が接続されている。
【００２８】
この電圧監視回路８は、第１出力端ＯＵＴ１と、グランドとの間に接続された分割抵抗Ｒ４，Ｒ５と、分割抵抗Ｒ４，Ｒ５により分割された電圧に基づいてオフオンするトランジスタＱ２とを備えている。トランジスタＱ２は、第１出力端ＯＵＴ１からグランドへ接続された経路をオフオンする。この経路には、トランジスタＱ２がオンしたときに所定電圧以上とならないように電圧を制限するツェナーダイオードＺＤ１と、電流が流れることで発光して、パルス変調制御ＩＣ５１に通知するフォトカプラＰＣ１と、流れる電流を制限する抵抗Ｒ３とを備えている。フォトカプラＰＣ１により、トランス４の一次側と２次側とが電気的に分離されている。
【００２９】
そして、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２との間には、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２との直流電圧の差が所定電位差以上であるときに、第１出力端ＯＵＴ１から第２出力端ＯＵＴ２へ電流を分流する電位検出分流回路９を備えている。
【００３０】
この電位検出分流回路９は、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２とに接続された分割抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分割抵抗Ｒ１，Ｒ２により分割された電圧が所定電位差であるときに、第１出力端ＯＵＴ１から第２出力端ＯＵＴ２へ電流を流すシャントレギュレータＩＣ２と、電流を制限する抵抗Ｒｂとを備えている。本実施の形態では、分割抵抗Ｒ１を９４ＫΩ、分割抵抗Ｒ２を１５Ｋとしている。従って、主出力電圧Ｖ１が２４Ｖ、副出力電圧Ｖ２が６Ｖで出力された場合は、分割された電圧は約２．５Ｖとなり、シャントレギュレータＩＣ２のリファレンス電圧を２．５Ｖのものを採用すれば、副出力電圧Ｖ２が６Ｖ以下となると分流し始める。
【００３１】
以上のように構成される本発明の実施の形態に係る電源装置１の動作を図１および図２に基づいて説明する。図２（Ａ）は、電源装置１の第２出力端の電圧−電流特性を示すグラフであり、図２（Ｂ）は、第２出力端の電流−分流電流Ｉｂ特性を示すグラフである。
【００３２】
第１出力端ＯＵＴ１に接続された負荷（例えば駆動モータ）が動作することで、主出力電圧Ｖ１は、消費電流Ｉｓ１に応じて徐々に低下する。しかし、電圧監視回路８の監視によりスイッチング制御回路５へスイッチングのパルス幅や周期の変更の指示が通知されるので、主出力電圧Ｖ１に対して定電圧制御が行われ、主出力電圧Ｖ１が上昇すると共に、副出力電圧Ｖ２も上昇する。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、第１出力端ＯＵＴ１に接続された負荷の消費電流が大きい場合には、第１平滑整流回路６の出力電流Ｉｓ１が増加する。出力電流Ｉｓ１が増加すると、主出力電圧Ｖ１を低下させないように、定電圧制御により主出力電圧Ｖ１を上昇させると共に、副出力電圧Ｖ２も上昇するので、第２平滑整流回路７の出力電流Ｉｓ２が増大しても、一点鎖線で示されるように高い電圧の状態で維持され、第２出力端ＯＵＴ２に接続
された負荷の動作限界電圧Ｖ２ｍｉｎ（本実施の形態では６Ｖ）を下回ることはない。
【００３４】
しかし、第１出力端ＯＵＴ１に接続された負荷の消費電流が、最小である場合（この場合Ｉ１ｍｉｎである場合）には、主出力電圧Ｖ１は低下しないため、電圧監視回路８は電圧低下を検出せず、主出力電圧Ｖ１を上昇させる方向への定電圧制御が行われない。従って、この状態で第２出力端ＯＵＴ２に接続された負荷の消費電流が増加すると、副出力電圧Ｖ２は徐々に低下し、そのうちに第２出力端ＯＵＴ２に接続された負荷が消費電流Ｉ２ｐａｓｓを超えると、点線で示されるように動作可能な電圧Ｖ２ｍｉｎを下回ってしまう。
【００３５】
しかし、第２出力端ＯＵＴ２の電圧が６Ｖを下回ると、第１出力端ＯＵＴ１と第２出力端ＯＵＴ２との電位差が大きくなる。従って、電位検出分流回路９の分割抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分割された電圧が２．５Ｖを上回ることで、シャントレギュレータＩＣ２のリファレンス電圧を上回り、シャントレギュレータＩＣ２の分流が抵抗Ｒｂを介して開始される。
【００３６】
従って、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように第２出力端ＯＵＴ２に接続された負荷に対してシャントレギュレータＩＣ２を通過する分流電流Ｉｂが電流Ｉ２を補うことで、第１平滑整流回路６の出力電流Ｉｓ１が分流電流Ｉｂ分ほど増加するので、主出力電圧Ｖ１が低下する。主出力電圧Ｖ１が低下することで、電圧監視回路８の監視によりスイッチング制御回路５へスイッチングのパルス幅や周期の変更の指示が通知されるので、主出力電圧Ｖ１に対して定電圧制御が行われ主出力電圧Ｖ１が上昇すると共に、副出力電圧Ｖ２も上昇する。
【００３７】
更に第２出力端ＯＵＴ２へ電流が増大しても、増大した量に応じて主出力電圧Ｖ１も更に低下することで、電圧低下に応じて分流電流Ｉｂを増加させることができるので、第２出力端ＯＵＴ２へ出力可能な最大供給電流Ｉ２ｍａｘまで電流を供給することができる。
【００３８】
このように、定電圧制御側の出力端である第１出力端ＯＵＴ１の電圧を維持しつつ、非定電圧制御側の出力端である第２出力端ＯＵＴ２の変動にも対応が可能である。
【００３９】
次に本発明の他の実施の形態に係る電源装置を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の他の実施の形態に係る電源装置の電位検出分流回路を示す図である。なお図３においては、図１の電位検出分流回路のみを図示している。
【００４０】
図３に示すように、本発明の他の実施の形態に係る電源装置の電位検出分流回路２０は、分割抵抗Ｒ６，Ｒ７との間に順方向にダイオードＤ３が設けられている。そして、トランジスタＱ３は、分割抵抗（第１抵抗）Ｒ６およびダイオードＤ３と、分割抵抗（第２抵抗）Ｒ７とで分割された電圧により分流するように、ベース端子に接続されている。
【００４１】
分割抵抗Ｒ６，Ｒ７は、ダイオードＤ３の電圧降下分を考慮してそれぞれの抵抗値を決定する。
【００４２】
このように、第１出力端ＯＵＴ１から第２出力端ＯＵＴ２へＩｓ１を分流させた分流電流Ｉｂを通過させる素子を、シャントレギュレータＩＣ２の代わりにトランジスタＱ３とすることで、安価で基板などの占有面積を小さくすることができる。
【００４３】
トランジスタＱ２は温度が上昇するとベース−エミッタ間電圧ＶBEが一定であったとしても、ベース電流ＩBが増加してしまう。本実施の形態では、分割抵抗Ｒ６，Ｒ７との間に順方向にダイオードＤ３を設け、トランジスタＱ３は、分割抵抗Ｒ６およびダイオード
Ｄ３と、分割抵抗Ｒ７とで分割された電圧により分流するように、ダイオードＤ３のカソードがベース端子に接続されている。従って、トランジスタＱ２が温度上昇することでベース電流ＩBが増加しても、ダイオードＤ３も同様に温度上昇による順方向電圧の低下でベース電流ＩBを増加させることができるので、トランジスタＱ２の特性変化を補うことができる。従って、精度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、定電圧制御側の出力端の電圧を維持しつつ、非定電圧制御側の出力端の変動にも対応可能なので、スイッチング方式により交流電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する電源装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電源装置を説明する回路図
【図２】（Ａ）電源装置の第２出力端の電圧−電流特性を示すグラフ、（Ｂ）第２出力端の電流−分流電流特性を示すグラフ
【図３】本発明の他の実施の形態に係る電源装置の電位検出分流回路を示す図
【符号の説明】
【００４６】
１    電源装置
２    交流電源
３    電圧供給回路
４    トランス
５    スイッチング制御回路
６    第１平滑整流回路
７    第２平滑整流回路
８    電圧監視回路
９    電位検出分流回路
２０    電位検出分流回路
５１    パルス変調制御ＩＣ
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２    平滑コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ダイオード
ＤＢ    ダイオードブリッジ
ＩＣ２    シャントレギュレータ
ＯＵＴ１    第１出力端
ＯＵＴ２    第２出力端
ＰＣ１    フォトカプラ
Ｑ１    ＦＥＴ
Ｑ２，Ｑ３    トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２    分割抵抗
Ｒ３    抵抗
Ｒ４，Ｒ５    分割抵抗
Ｒ６，Ｒ７    分割抵抗
Ｒｂ    抵抗
Ｓ０    入力巻き線
Ｓ１    第１出力巻き線
Ｓ２    第２出力巻き線
Ｖ１    主出力電圧
Ｖ２    副出力電圧
ＺＤ１    ツェナーダイオード
【図１】
2007159304.tif 000003
【図２】
2007159304.tif 000004
【図３】
2007159304.tif 000005