JP2007244110A

JP2007244110A - 直流電源装置

Info

Publication number: JP2007244110A
Application number: JP2006064082A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 貴章田中; Nobuhisa Nagano; 信久長野
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】交流電源の瞬停等に対しても対応できる効率的な直流電源装置を提供すること。
【解決手段】交流電源の一方の端子に、入力端子を接続され、第１の出力端子と第２の出力端子を有し、中間的な状態がある２出力切替スイッチ、この２出力切替スイッチの第１の出力端子に一端を接続され、前記交流電源の他方の端子に他端を接続されたアクティブフィルタと、前記２出力切替スイッチの前記第２の出力端子と前記交流電源の他方の端子間に入力端子を接続された整流回路と、この整流回路に接続され所定の容量のコンデンサを有する平滑回路と、この平滑回路に接続されると共に前記アクティブフィルタの出力端子の一方に一方向性素子を介して入力端子を接続され第１の電圧を出力する第１のレギュレータと、前記アクティブフィルタの出力端子に接続され第２の電圧を出力する第２のレギュレータとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブフィルタとレギュレータを有する直流電源装置に関する。

従来、出力電力が３５Ｗ以上になると高周波ノイズが問題となり、非特許文献１に記載されているように、この高周波ノイズを抑制する必要がある。

そこで、特許文献１に記載されているように、待機時にはレギュレータのみによって電源電圧の出力を行い、画像形成時には、レギュレータを介した電源電圧の出力と、アクティイブフィルタ及びレギュレータを介した電源電圧の出力を行う画像形成装置が知られている。このようにすれば、高調波電流対策を必要とする画像形成に必要な電圧を出力するときには、アクティブフィルタが動作するので、力率が改善されまた高調波電流も解消することが可能となる。

しかしこのような装置では、特に画像形成を行わないときには効率的な動作をさせることができないという問題点があった。
ＩＥＣ６１０００−３−２規格特許第３４６６３５１号公報

本発明は上記のような従来の画像形成装置などの直流電源装置の問題点にかんがみてなされたもので、交流電源の瞬停等に対しても対応できる効率的な直流電源装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、交流電源の一方の端子に、入力端子を接続され、第１の出力端子と第２の出力端子を有し、中間的な状態がある２出力切替スイッチ、この２出力切替スイッチの第１の出力端子に一端を接続され、前記交流電源の他方の端子に他端を接続されたアクティブフィルタと、前記２出力切替スイッチの前記第２の出力端子と前記交流電源の他方の端子間に入力端子を接続された整流回路と、この整流回路に接続され所定の容量のコンデンサを有する平滑回路と、この平滑回路に接続されると共に前記アクティブフィルタの出力端子の一方に一方向性素子を介して入力端子を接続され第１の電圧を出力する第１のレギュレータと、前記アクティブフィルタの出力端子に接続され第２の電圧を出力する第２のレギュレータとを有することを特徴とする直流電源装置を提供する。

本発明によれば、交流電源の瞬停等に対しても対応できる効率的な直流電源装置が得られる。

以下、本発明を画像形成装置に適用した場合の一実施形態について図面を用いて説明する。図１に本発明一実施形態の全体構成を示す。この直流電源装置は、商用の交流電源１１から交流電力を供給され、画像形成時とそれ以外（非画像形成時）で接続出力端子を切り替える２出力切替スイッチである電子スイッチ１２と、この電子スイッチ１２をオンオフ制御するスイッチ制御回路１３と、非画像形成時に上記電子スイッチ１２に接続される整流回路１４と、この整流回路に接続された平滑回路１５と、この平滑回路に接続された第１のレギュレータ１６と、画像形成時に上記電子スイッチ１２に接続されるアクティブフィルタ１７と、このアクティブフィルタ１７に接続された第２のレギュレータ１８と、アクティブフィルタ１７出力の正導線にアノードを接続され平滑回路１５出力の正導線にカソードを接続されたダイオード１９とを有しており、アクティブフィルタ１７出力の負導線及び平滑回路１５出力の負導線は導線２０により接続されている。

第１のレギュレータ１６の出力端子１６ａ，１６ｂには、例えば５Ｖの電圧が出力され、画像形成以外のときに必要な制御部やセンサなどのための第１の直流電源となっており、第２のレギュレータ１８の出力端子１８ａ，１８ｂには、例えば３８Ｖの電圧が出力され、画像形成時に必要なモータ、ソレノイドなどの駆動回路や高圧電源の入力のための第２の電源Ｖ２となっている。

電子スイッチ１２は例えば、トランスファー接点型のリレースイッチであり、入力端子が、第１の電圧Ｖ１が出力されるときに接続される出力端子１２ｆから、第２の電圧Ｖ２が出力されるときに接続される出力端子１２ｓに移るまでに両方の出力端子に接続されていない過渡的な状態がある。

整流回路１４は、例えば４個のダイオードから成るダイオードブリッジにより構成されており、平滑回路１５はコンデンサＣ１により構成されている。

次にこの一実施形態の画像形成装置用電源装置の動作を説明する。画像を形成する以外のときには、図２に示すように、スイッチ制御回路１３により制御され、電子スイッチ１２の入力端子は出力端子１２ｆに接続される。したがって、図２に点線で示すように交流電源１１の出力は整流回路１４にて整流され、平滑回路１５及び第１のレギュレータ１６から出力端子１６ａ，１６ｂに出力される。したがって、図５（ｂ）に示すように、センサや制御部などに電源を供給するための、たとえば５Ｖの電圧Ｖ１が出力される。このとき、コンデンサＣ１に充電が行われている。

いま、図５（ａ）に示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで瞬停があったとする。この瞬停は時刻Ｔ１でスイッチ制御回路１３の出力制御信号がＯＦＦからＯＮになるとき、電子スイッチ１２の入力端子が、出力端子１２ｆに接続された状態から出力端子１２ｓに接続される状態に移行するとき生ずるものである。

このとき交流電源１１からの電力は供給されず、図３に点線で示すように、平滑回路１５のコンデンサＣ１からの放電により第１のレギュレータ１６を介して出力端子１６ａ，１６ｂの電圧Ｖ１が出力される。ただし、放電による電力にはコンデンサＣ１の容量により限界があり、その電圧Ｖｃは徐々に下がっていく。

そして、再び電力が供給され始めた時点では、スイッチ１２の入力端子が出力端子１２ｓに接続された状態となり、図４に点線で示すように交流電源１１の出力はアクティブフィルタ１７、ダイオード１９及び第１のレギュレータ１６を介して出力端子１６ａ，１６ｂから電圧Ｖ１が出力される。

一方、アクティブフィルタ１７及び第２のレギュレータ１８を介して出力端子１８ａ，１８ｂから、例えば３８Ｖの電圧Ｖ２が出力される。

ここで、コンデンサＣ１の容量について述べる。上述のように、瞬停はＩＥＣ６１００の規格上、２０ｍｓｅｃ以下でなければならない。この瞬停の間、所定の電圧以下にならないようにするために必要なコンデンサＣ１の容量を求める。

このコンデンサの容量をＣ，電圧をＶ、交流電源の周波数をｆ、電力をＷとし、マージンを２倍にすると、Ｃ・Ｖ^２・ｆ／２＝Ｗ・２、となる。

いま、交流電源の周波数ｆを５０ｚ、入力の交流電圧Ｖを２２０Ｖとすると、Ｃ＝２・２・２００／（２２０^２・２・５０）＝１６５．３×１０^−６＝１６５．３μＦ、となる。

実際には、コンデンサＣ１の容量は、１００μＦから５００μＦ程度の範囲、好ましくは１５０μＦから４００μＦ程度の範囲にあればよい。

なお上記実施形態においてはダイオード１９を用いていたが、一般的には一方向性素子であればよい。

上記実施形態では本発明を画像形成装置用の直流電源装置に適用した場合について説明したが、本発明は画像形成装置に限られず、２つの電圧を供給する直流電源装置に同様に適用できる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明一実施形態の直流電源装置の全体構成を示す図。本発明一実施形態の画像形成以外における動作を説明するための図。本発明一実施形態において瞬停があった直後の動作を説明するための図。本発明一実施形態において、瞬停から通常の状態に戻ったときの動作を説明するための図。本発明一実施形態の各部の波形を示す図。

符号の説明

１１・・・交流電源、
１２・・・・電子スイッチ、
１３・・・スイッチ制御回路、
１４・・・整流回路、
１５・・・平滑回路、
１６・・・第１のレギュレータ、
１７・・・アクティブフィルタ、
１８・・・第２のレギュレータ、
１９・・・ダイオード、
２０・・・導線。

Claims

交流電源の一方の端子に、入力端子を接続され、第１の出力端子と第２の出力端子を有し、中間的な状態がある２出力切替スイッチ、
この２出力切替スイッチの第１の出力端子に一端を接続され、前記交流電源の他方の端子に他端を接続されたアクティブフィルタと、
前記２出力切替スイッチの前記第２の出力端子と前記交流電源の他方の端子間に入力端子を接続された整流回路と、
この整流回路に接続され所定の容量のコンデンサを有する平滑回路と、
この平滑回路に接続されると共に前記アクティブフィルタの出力端子の一方に一方向性素子を介して入力端子を接続され第１の電圧を出力する第１のレギュレータと、
前記アクティブフィルタの出力端子に接続され第２の電圧を出力する第２のレギュレータとを有することを特徴とする直流電源装置。
前記コンデンサの容量は、１００μＦ乃至５００μＦの範囲内にあることを特徴とする直流電源装置。
前記２出力切替スイッチはトランスファー接点型のリレースイッチであることを特徴とする請求項１または２記載の直流電源装置。