(57)【要約】【課題】  電源装置のオンオフをするスイッチをオフしても、電源出力がすぐには低下しない。その結果、電源オフオンを素早く行うと電子機器が正しくリセットされず、イニシャライズ処理から開始できない。【解決手段】  スイッチング電源装置において、交流電圧入力と全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、平滑化された全波整流電圧とインバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチと該第二のスイッチを物理的に１つのスイッチとしてそのオンオフを連動させる事により、該電源スイッチのオフ時に電源出力を瞬時に低下させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が入力されて全波整流電圧を出力する全波整流回路と、該全波整流回路から出力された全波整流電圧のリップルを軽減するための平滑化コンデンサと、該平滑化された全波整流電圧をスイッチングするインバーター回路及びトランスを備えたスイッチング電源装置において、
該交流電圧入力と該全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、該平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチと該第二のスイッチは物理的に１つのスイッチとしてそのオンオフが連動する事を特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
交流電圧が入力されて全波整流電圧を出力する全波整流回路と、該全波整流回路から出力された全波整流電圧のリップルを軽減するための平滑化コンデンサと、該平滑化された全波整流電圧をスイッチングするインバーター回路及びトランスを備えたスイッチング電源装置において、
該交流電圧入力と該全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、該平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチのオフ又はオン状態を検知する検知手段を備え、該第一のスイッチのオフ状態を検知したら該インバーター回路のスイッチング動作を停止させる事を特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置、及びその制御方法に関し、特にオンオフ時の応答速度を速める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータ、ＭＦＰ（複合機、多機能プリンタ）等の電子機器では、商用交流電源から必要な直流電源を生成するスイッチング電源装置を用いている。そしてスイッチング電源装置のオンオフは電子機器の使用者が操作するようになっている。また電源装置をオンオフするスイッチは一般的に電源装置の１次側に配置される。
【０００３】
そして電子機器の使用者が電源スイッチをオフした場合は、電源装置の１次側の回路がオープンとなり２次側の直流電源出力も瞬時に停止するものであった。
【０００４】
また一方、近年、環境に配慮した製品仕様が求められ、低消費電力で特にスタンバイ状態での消費電力を低く抑える事が必要となっている。
【０００５】
しかしながら上記の背景の結果として、低消費電力状態の時に使用者が装置の電源をオフした場合、電源装置2次側の消費電力が少ないために、電源装置１次側のスイッチをオフしてから２次側の電圧が低下するまでに長時間かかってしまうという問題が生じている。
【０００６】
一例としてあるコンパクト型のＭＦＰ（複合型プリンタ）の場合、電源スイッチをオフしてから約５秒間、電源２次側の電圧が低下しない事例がある。
【０００７】
上記の例として、下記特許文献１〜特許文献４をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平８−６５９２１号公報
【特許文献２】特開平８−３２８９６６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２２１０号公報
【特許文献４】特開平６−７８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来例のように、電源スイッチをオフしても実際に装置の電源がオフされるまでに数秒間かかるとするといろいろな問題が生じてくる。
【０００９】
例えばユーザーは装置の不都合発生時に電源オフオンで正常な状態に復帰させる場合があるが、オフオンの間に５秒も待つことは無いし待つとすればストレスになる。電源オフした後、仮に電源２次側の電圧が十分低下する前に再度電源オンした場合は、電子機器の動作プログラムが正しくリセットされずに、イニシャライズ処理から開始できない事になり、正常な動作が保証されなくなる可能性が生じてしまう。
【００１０】
またサービスマンにとっては電源オフした後、電源２次側の電圧が十分低下する前に作業を開始して内部回路に触れてしまう恐れが生じる。
【００１１】
電源１次側のスイッチをオフしてもすぐに電源２次側の電圧が低下しない理由としては、電源ユニット１次側の整流後の平滑コンデンサの容量が大きい事が挙げられるが、このコンデンサの容量を下げると脈流のリップルが増加して、後段のスイッチング回路の動作に影響が生じたり、電源電力の変換効率が低下したり、電源１次側のＡＣラインから漏れ出る端子ノイズが増加したりという問題が生じてしまう。
【００１２】
また２次側の電圧を素早く低下させるために直流電圧出力間の短絡抵抗を接続すると、そのままその分の消費電流が上がるため実施できない。
【００１３】
上記課題を解決するために特許文献２では、
電源供給手段から供給される電源の電圧が低下したこと又は電源供給が停止したことを検知する電源監視手段と、電源監視手段が電圧低下又は供給停止を検知すると電源供給手段からインターフェース手段へ電源供給を行う経路を切断する経路切断手段とを備えた、不揮発性メモリ保護装置が提案されている。
【００１４】
しかしながら特許文献２の方法は不揮発性メモリの保護のみが目的であるため、電源２次側回路全体を瞬時にオフ状態にするものではなく、また回路にリレーやツエナーダイオード等の部品を追加した構成であるためコストアップしてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の実施例１は、
交流電圧が入力されて全波整流電圧を出力する全波整流回路と、該全波整流回路から出力された全波整流電圧のリップルを軽減するための平滑化コンデンサと、該平滑化された全波整流電圧をスイッチングするインバーター回路及びトランスを備えたスイッチング電源装置において、該交流電圧入力と該全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、該平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチと該第二のスイッチは物理的に１つのスイッチとしてそのオンオフを連動させる事により、電源スイッチをオフすると即座に電源２次側出力をオフできるスイッチング電源装置を実現するものである。
【００１６】
また本発明の実施例２は、
交流電圧が入力されて全波整流電圧を出力する全波整流回路と、該全波整流回路から出力された全波整流電圧のリップルを軽減するための平滑化コンデンサと、該平滑化された全波整流電圧をスイッチングするインバーター回路及びトランスを備えたスイッチング電源装置において、該交流電圧入力と該全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、該平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチのオフ又はオン状態を検知する検知手段を備え、該第一のスイッチのオフ状態を検知したら該インバーター回路のスイッチング動作を停止させる事を特徴とするスイッチング電源装置を実現するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電源スイッチをオフすると実際に装置内部の電源が瞬時にオフされる電源装置を実現するものであり、その結果例えば、ユーザーは装置の不都合発生時に電源オフオンで復帰させるような場合に、オフオンの間に暫く待つ必要が無くなり、待つストレスが発生しない。また電源オフした後すぐに再度電源オンした場合でも、電源２次側の電圧が十分低下して電子機器の動作プログラムが正しくリセットされ、イニシャライズ処理から開始できる事になり正常な動作が保証される。
【００１８】
またサービスマンにとっては電源オフした後、電源２次側の電圧が十分低下する前に作業を開始して内部回路に触れてしまう恐れが生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明を適用できる電源装置を備えた複写機複合装置の実施例の電気的構成を示すブロック図である。図１において、制御手段１０１は本複合装置１００の全体的な動作を制御するものである。ＲＯＭ１０２には、制御手段１０１が実行するプログラムや各種のデータ等が格納されている。ＲＡＭ１０３は、制御手段１０１が実行するプログラムが制御手段１０１の制御の下に展開される。また更にＲＡＭ１０３は、制御手段１０１のワークエリア及び、複写機能で使用する第１の画像用メモリ領域や、ファクシミリ機能で使用する第２の画像用メモリ領域としても利用される。また、このＲＡＭ１０３は、その一部又は全部がバッテリー１１３によりバッテリーバックアップされている。また、このＲＡＭ１０３は、１つ以上のユニットに分割され、ＤＩＭＭスロットに挿抜することでそれぞれ着脱可能なように構成されている。時計回路１１２は、時刻情報を出力するためのものであり、バッテリー１１４により駆動される。操作手段１０５は、本複合装置をユーザーが操作するための各種キーからなり、表示手段１０４は、本複合装置を操作するための各種情報を表示する。ＦＡＸ通信手段１０６はアナログ電話回線を介してＦＡＸ通信を行うものである。そしてまたＦＡＸ通信手段１０６は受信画像をダイレクトに記録紙に記録出力せずに一旦ＲＡＭ１０３に蓄積した後で記録紙に記録出力するメモリ受信機能を有する。そしてまたＦＡＸ通信手段１０６は送信画像をすぐに送信せずに一旦ＲＡＭ１０３に蓄積した後で設定した時間に送信するタイマー送信機能を有する。また本体電源がオフされた場合でも一定時間はＲＡＭ１０３に蓄積した該ＦＡＸ画像メモリ領域を保持するバッテリーバックアップ機能を有する。画像読み取り手段１０８は原稿を読み取る原稿読み取り手段である。画像処理手段１０９は読み取った画像や記録出力する画像データの変換処理を行うものである。画像形成手段１１０は画像データを記録紙に記録出力する画像形成手段であり、複写動作の場合は画像読み取り手段１０８で読み取った画像データを記録出力し、プリント動作の場合はＰＣから転送された画像データを記録出力するものである。ネットワーク通信手段１０７は、プリント出力するためにＰＣから画像データを転送したり、画像読み取り手段１０８で読み取った画像データをＰＣに転送したりするネットワーク通信手段である。符号化復号化手段１１１は、画像読み取り手段１０８で読み取った画像データをＦＡＸ通信手段で送信する際に予め所定の方式で符号化したり、ＦＡＸ通信手段で受信した画像データを印字出力する際に予め所定の方式で復号化したりする機能を有する。また更に符号化復号化手段１１１は、複写動作をする際に複数ページの画像情報を蓄積するために符号化したり、印字出力する際に復号化したりする機能を有する。
【００２２】
ＣＰＵバス１２０は、制御手段１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、操作手段１０５、表示手段１０４、ＦＡＸ通信手段１０６、ネットワーク通信手段１０７、画像読み取り手段１０８、画像処理手段１０９、画像形成手段１１０、符号化複合化手段１１１、を接続するＣＰＵバスである。そしてまたＣＰＵバス１２０は、アドレス信号を転送するアドレスバス、制御信号を転送するコントロールバス及び各種データを転送するデータバスの総称である。
【００２３】
電源ユニット１３０は、商用交流電源から電子機器を駆動する直流電源に変換する機能を有し、最も本発明の特徴に係わるヶ所である。電源ユニット１３０の内部の回路例を図２及び図３に分割して示す。
【００２４】
近年、環境に配慮した製品仕様が求められ、低消費電力であることは重要な要素となっており、エナジースター等の基準が制定されそれを満たすことが必須となっている。そして特に装置を稼動していないスタンバイ状態での消費電力を低く抑える事が必要となっている。一例を挙げるとある小型のＭＦＰにおいて、スタンバイ状態での消費電力を低く抑えるための省電力モードでは、表示部１０４の表示を消し、操作手段１０５上のキーの内、省電力モード解除キー以外の大部分のキーを非活性化している。また同じく省電力モードでは、画像読み取り手段１０８は原稿検知センサーのみ有効としてそれ以外の回路部を全てオフし、画像処理手段１０９は全て非活性化し、画像形成手段１１０は全て非活性化している。また同じく省電力モードでは、ＦＡＸ通信手段１０６は着信検知機能のみを有効としてそれ以外の回路部を全てオフし、符号化複合化手段１１１は全て非活性化している。また同じく省電力モードでは、ネットワーク通信手段１０７は自己あてのパケットが来た時だけ省電力モードから復帰するためのウエイクアップ機能のみを有効にしてそれ以外の回路部を全てオフするようにしている。また同じく省電力モードでは、制御手段１０１は駆動クロック周波数を可能な限り低く下げることによって消費電流を下げている。上記の各手段により、スタンバイ状態での消費電力を低く抑えるための省電力モードでは、３．３Ｖのシステム電源の消費電流が１００ｍＡ程度となり、従来機と比べてかなり少ない消費電流となっている。
【００２５】
そしてその結果として、従来例に挙げたある小型ＭＦＰにおいては、装置が通常状態の時に使用者が電源をオフした場合にはすぐに２次側の出力電圧は低下するとしても、省電力モードの時に使用者が電源をオフした場合には２次側の出力電圧はなかなか低下しないという状況になってしまう。
【００２６】
図２は、本発明実施例１の電源装置の１次側の回路図である。
【００２７】
図２において、インレット２５０は電源コードが接続されてここから商用交流電源が給電される。２０１と２０２は電源装置のオンオフを行うスイッチであり、ＡＣ入力の両側を同時に接続、切断する様になっている。２１０は交流電源を整流するためのダイオードブリッジである。２１１は整流後の脈流を平滑化するための電解コンデンサであり、ここでは６８０ｕＦが使用されている。
【００２８】
電源１次側のスイッチオフ時にすぐに電源２次側の電圧を低下させる為には、この平滑化コンデンサの容量を下げると良いが、そうすると電源１次側整流後の脈流のリップルが増加して、後段のスイッチング回路の動作に影響が生じたり、電源電力の変換効率が低下したり、電源１次側のＡＣラインから漏れ出る端子ノイズが増加したりという問題が生じてしまうため、容量は下げることができない。
【００２９】
また２１２は本体電源オフ時に電解コンデンサ２１１に蓄積された電荷を放電するための短絡抵抗である。この短絡抵抗２１２の抵抗値を低く設定して電流を多く流すようにしても、電源１次側のスイッチオフ時に電源２次側の電圧を素早く低下させるためには有効である。しかしこの短絡抵抗２１２の抵抗値を低く設定すると、省電力モード時でも一定以上の電流が常に流れることになり消費電力がアップしてしまうためそれもできない。
【００３０】
２０３は整流後の脈流電流をトランス２３０へ接続するラインのオンオフを行うスイッチである。２３０のトランスの入力側が電源の１次側であり、出力側の２４０と２４１が電源２次側の回路へ接続される。２２０はスイッチング回路である。
【００３１】
２９０は２０１と２０２と２０３のスイッチが物理的に連動するような３連のスイッチを示す図である。
【００３２】
図３は、本発明実施例１の電源装置の２次側の回路図である。
【００３３】
図３において、トランス２３０は図２の１次側回路との境界である。Ｊ３１１は直流電源を各回路基板へ供給するケーブルを接続するコネクターである。トランス２３０と直流電源出力コネクターＪ３１１との間の回路については説明を省略する。
【００３４】
Ｒ３２４は本体電源オフ時に２４Ｖ出力の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するための短絡抵抗である。Ｒ３５０は本体電源オフ時に５Ｖ出力の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するための短絡抵抗である。Ｒ３３３は本体電源オフ時に３．３Ｖ出力の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するための短絡抵抗である。短絡抵抗Ｒ３２４，Ｒ３５０，Ｒ３３３の抵抗値を低く設定して電流を多く流すようにしても、電源１次側のスイッチオフ時に電源２次側の電圧を素早く低下させるためには有効である。しかしこれらの短絡抵抗の抵抗値を低く設定すると、省電力モード時でも一定以上の電流が常に流れることになり消費電力がアップしてしまうためそれもできない。
【００３５】
次に本発明実施例１の動作を、図２の電源装置の１次側の回路図に基づいて説明する。
【００３６】
本発明実施例１は、インレット２５０から給電される商用交流電源を接続／切断するスイッチ２０１と２０２及び、整流後の脈流電流をトランス２３０へ接続するラインを接続／切断するスイッチ２０３を、物理的に１つのスイッチとしてそのオンオフを連動させる事を特徴とする。スイッチ２９０が、スイッチ２０１と２０２及び２０３を物理的に１つのスイッチである事を示す図である。
【００３７】
まず最初にスイッチ２９０、即ちスイッチ２０１，２０２，２０３をオンした時は、インレット２５０から商用交流電源が給電され、フィルター回路を通って２１０のダイオードブリッジに接続される。整流後の脈流電圧は電解コンデンサ２１１で平滑化され、＋側はスイッチ２０３を通ってスイッチング回路２２０及びトランス２３０に入力される。トランス２３０から先は電源２次側の回路へ接続される。電源２次側の回路によって直流電源が出力され各回路基板へ供給される。
【００３８】
ここでスイッチ２９０、即ちスイッチ２０１，２０２，２０３をオフすると、インレット２５０から商用交流電源の給電はされなくなりフィルター回路及び２１０のダイオードブリッジには電流は流れなくなる。しかし整流後の脈流電圧を平滑化する電解コンデンサ２１１に蓄積された電荷があるので、このコンデンサの両端の電圧は出力されたままの状態が数秒間維持される。この電荷は短絡抵抗２１２を通って徐々に放電される。しかし一方スイッチ２９０即ちスイッチ２０３も同時に切断されるので、スイッチング回路２２０及びトランス２３０には電力は供給されず、トランス２３０から先の電源２次側の直流電源出力は瞬時に停止する。電源２次側回路においても、各回路基板上にも電源安定化のためのコンデンサは接続されるものであるが、それらの容量は比較的小さいので、２次側の直流電圧は比較的短時間で低下する。
【００３９】
次に本発明の実施例２について説明する。
【００４０】
図４は、本発明実施例２の電源装置の１次側の回路図である。
【００４１】
図４において、インレット２５０は電源コードが接続されてここから商用交流電源が給電される。２０１と２０２は電源装置のオンオフを行うスイッチであり、ＡＣ入力の両側を同時に接続、切断する様になっている。２１０は交流電源を整流するためのダイオードブリッジである。２１１は整流後の脈流を平滑化するための電解コンデンサであり、ここでは６８０ｕＦが使用されている。２１２は本体電源オフ時に電解コンデンサ２１１に蓄積された電荷を放電するための短絡抵抗である。
【００４２】
４０３は整流後の脈流電流をスイッチング回路２２０のＶＣＣに供給するラインのオンオフを行うスイッチである。２３０のトランスの入力側が電源の１次側であり、出力側の２４０と２４１が電源２次側の回路へ接続される。
【００４３】
４９０は２０１と２０２と４０３のスイッチが物理的に連動するような３連のスイッチを示す図である。
【００４４】
次に本発明実施例２の動作を、図４の電源装置の１次側の回路図に基づいて説明する。
【００４５】
本発明の請求項２は、インレット２５０から給電される商用交流電源を接続／切断するスイッチ２０１と２０２のオンオフ状態を検知して、整流後のスイッチング回路２２０の動作をオンオフさせるものである。
【００４６】
本発明実施例２では、インレット２５０から給電される商用交流電源を接続／切断するスイッチ２０１と２０２と、整流後の脈流電流をスイッチング回路２２０のＶＣＣへの供給を行うスイッチ４０３を連動させることにより、請求項２と同等の手段と構成を実現している例を示す。
【００４７】
最初に、スイッチ４９０、即ちスイッチ２０１，２０２，４０３をオンした時は、インレット２５０から商用交流電源が給電され、フィルター回路を通ってダイオードブリッジ２１０に接続される。整流後の脈流電圧は電解コンデンサ２１１で平滑化され、＋側はトランス２３０へ接続されるとともに、スイッチ４０３を通ってスイッチング回路２２０に入力される事によりスイッチング回路２２０が動作を開始する。脈流電圧の−側はトランス２３０及びスイッチング回路２２０に入力される。トランス２３０から先は電源２次側の回路へ接続され、電源２次側の回路によって直流電源が生成され各回路基板へ供給される。
【００４８】
次に、スイッチ４９０、即ちスイッチ２０１，２０２，４０３をオフすると、インレット２５０から商用交流電源の給電はされなくなりフィルター回路及び２１０のダイオードブリッジには電流は流れなくなる。しかし整流後の脈流電圧を平滑化する電解コンデンサ２１１に蓄積された電荷があるので、このコンデンサの両端の電圧は出力されたままの状態が数秒間維持される。しかし一方スイッチ４９０内部のスイッチ４０３も同時に切断されるので、スイッチング回路２２０への電力の供給は停止しスイッチング回路２２０はオフ状態となる。従ってトランス２３０から先の電源２次側の直流電源出力は瞬時に停止する。電源２次側回路においても、各回路基板上にも電源安定化のためのコンデンサは接続されるものであるが、それらの容量は比較的小さいので、２次側の直流電圧は比較的短時間で低下する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態１では、スイッチング電源装置において、交流電圧入力と全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチと該第二のスイッチは物理的に１つのスイッチとしてそのオンオフが連動する事によって、該電源スイッチをオフすると電源出力が瞬時にオフされるものである。
【００５０】
本実施形態２では、スイッチング電源装置において、交流電圧入力と全波整流回路との間に配置して該電源装置のオンオフを行う第一のスイッチと、平滑化された全波整流電圧と該インバーター回路との間に配置してオンオフを行う第二のスイッチを備え、該第一のスイッチのオフ又はオン状態を検知する検知手段を備え、該第一のスイッチのオフ状態を検知したら該インバーター回路のスイッチング動作を停止させる事によって、該電源スイッチをオフすると電源出力が瞬時にオフされるものである。
【００５１】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、例えば、ＭＦＰ装置以外のパソコン、プリンタ、サーバ装置等の電子機器にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用可能な複合装置の電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明実施例１の電源装置の１次側の回路概略を示す図である。
【図３】本発明実施例１の電源装置の２次側の回路概略を示す図である。
【図４】本発明実施例２の電源装置の１次側の回路概略を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１  制御手段
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  表示手段
１０５  操作手段
１０６  ＦＡＸ通信手段
１０７  ネットワーク通信手段
１０８  画像読み取り手段
１０９  画像処理手段
１１０  画像形成手段
１１１  符号化復号化手段
１１２  時計回路
１１３  バッテリー
１２０  ＣＰＵバス
【図１】
2009278730.tif 000003
【図２】
2009278730.tif 000004
【図３】
2009278730.tif 000005
【図４】
2009278730.tif 000006