JP2009282764A

JP2009282764A - 集積回路

Info

Publication number: JP2009282764A
Application number: JP2008134320A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Shoji; 通陽小路
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: KR101154794B1; EP2136461A2; CN101588174B; US8487596B2; CN102664518B; KR20090122150A; EP2136461B1; US20090289613A1; CN102664518A; EP2136461A3; CN101588174A; JP5247240B2

Abstract

【課題】集積回路の温度上昇を抑制する。
【解決手段】電源回路にて生成されたＤＣ電圧によりモータを駆動する駆動回路と、ＤＣ電圧を降圧する電圧変換回路を備えた集積回路。スイッチング素子にて生成された電圧パルスを集積回路の外部に設けられている平滑回路へ出力し、集積回路の起動時にＤＣ電圧を電圧変換回路へ供給を行い、スイッチング素子の起動後、平滑回路で生成された電圧を電圧変換回路への供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路及びその制御に関する。

インクジェット記録装置において、記録ヘッドの走査、記録用紙の給紙、記録中の記録用紙の搬送、記録ヘッドのメンテナンスなどの各動作に対応して、複数のモータを有する構成が一般的となってきている。

この複数のモータを駆動するためにモータ駆動回路は１つの集積回路（ＩＣ）として形成されたものがある。また、モータや記録ヘッドや制御回路などに電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路がある。近年は、このＤＣ／ＤＣコンバータ回路とモータ駆動回路が１つの集積回路となっているものがある（特許文献１）。
特開２００６−２０４９５号公報

この集積回路に備えられているＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、入力電圧より低い電圧に変換して出力を行う。近年のＣＰＵやＡＳＩＣには、駆動電圧の低電圧化がなされているものがある。このために、低電圧化されている回路への出力する電圧も低くなっている。このような状況では、入力電圧と出力電圧の差が大きくなる。このために、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路で電圧の変換損失による発生する熱の量が増えてきている。モータ駆動回路を備えている集積回路における発熱量は、誤動作の原因などになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、電圧変換の損失の低減、集積回路の発熱を抑制することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の集積回路は、電源回路にて生成されたＤＣ電圧によりモータを駆動する駆動回路と、前記ＤＣ電圧を降圧する電圧変換回路を備えた集積回路であって、前記ＤＣ電圧を用いて、電圧パルスを生成するスイッチング素子と、前記スイッチング素子にて生成された電圧パルスを前記集積回路の外部に設けられている平滑回路へ出力する出力部と、前記電源回路にて生成された第１ＤＣ電圧を入力する第１入力部と前記平滑回路にて生成され、前記第１ＤＣ電圧より低い第２ＤＣ電圧を入力する第２入力部と、前記電圧変換回路にて降圧された電圧に基づき動作し、前記スイッチング素子と前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記集積回路の起動時に前記第１入力部から前記電圧変換回路へ供給を行い、前記第２ＤＣ電圧が所定の電圧値に達した後、前記第１入力部から前記電圧変換回路への電力供給を、前記第２入力部から前記電圧変換回路への電力供給へ切り替えを行う。

以上説明したように、本発明によれば、電圧変換回路で電圧変換する際に発生する変換損失を小さくすることにより、電圧変換回路にて生じる不要な発熱を抑制することができる。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、電子機器における第１の実施形態を説明するブロック図である。電子機器は例えば、記録ヘッドを走査させて記録媒体に記録を行う記録装置である。

電源１０１はＡＣ／ＤＣ電源であり、ＡＣ電源１０２を入力することによりＤＣ電圧１０３を出力する。電源１０１から、モータ駆動などに使用される電圧（例えば３２ボルト［Ｖ］）１０３が出力され、集積回路１０４の入力部１０（第１入力部）を介して入力される。集積回路１０４は、後述する平滑回路１２１からの電圧（５ボルト）を入力する入力部（第２入力部）１１を備えている。この集積回路は後述するＣＰＵ１１３と通信を行う通信機能を備えている。ＣＰＵ１１３は記録装置の制御を行う。

集積回路１０４は、スイッチ１０５を備えている。このスイッチ１０５は、入力電圧を降圧するレギュレータ（電圧変換回路）１０６への電力供給源の選択を行う。このスイッチ１０５を切り替ることで、入力部１０からの電力か入力部１１からの電力か選択できる。例えば、集積回路１０４の起動時には入力部１０から入力される電力をレギュレータ１０６に供給し、その後、所定の条件になったら、入力部１１から入力される電力をレギュレータ１０６に供給する。

このレギュレータ１０６により生成された３．３ボルトの電圧でＩＣコントローラ１０７は動作する。このＩＣコントローラ１０７により、モータドライバー１０８やスイッチング回路１０９は制御される。なお、レギュレータ１０６の出力には、電圧の安定を目的に外部端子によりキャパシタ１１０が接続される。

スイッチング回路１０９によりパルス電圧を出力する。このスイッチング回路１０９はスイッチング素子（例えばＦＥＴ）を２つ備えており、それぞれ電圧パルス信号を出力する。出力部１３と出力部１４はその電圧パルス信号を出力する。この図に示すように２系統の出力を行う。１つの系統（電源ライン）は１１４で表し、もう１つの系統（電源ライン）は１１５で表している。ＩＣコントローラ１０７は、スイッチング素子を制御する制御回路を２つ備えており、それぞれ、対応するスイッチ素子を制御する。

インダクタ（１１１−ａ，１１１−ｂ）とキャパシタ（１１２−ａ，１１２−ｂ）とで構成される平滑回路１２１で平滑化して所望の電圧値のＤＣ電圧に変換している。例えば、電源ライン１１４の電圧（Ｖａ）は１．６ボルトであり、ＣＰＵ１１３へ供給される。例えば、電源ライン１１５の電圧（Ｖｂ）は５ボルトであり、ロジック回路１１６へ供給される。このロジック回路１１６は、例えば、電子機器が記録装置であれば、記録ヘッドに設けられているオペアンプへ供給される。また、電源ライン１１５の電圧は、集積回路１０４に設けられているスイッチ１０５に入力部１１を介して供給される。

抵抗１１７と抵抗１１８は分圧した電圧が電源ライン１１９を介してＣＰＵのポートに入力されている。ＣＰＵ１１３は、起動後に、このポートに入力した電圧レベルから出力１１５が正常か否かを判定する。正常と判定すれば、ＣＰＵ１１３はスイッチ１０５に対してスイッチの切り換える制御信号１２０を出力する。集積回路１０４は、この制御信号１２０を入力する入力部１２を備える。これにより、スイッチ１０５は切り替えを行い、レギュレータ１０６への電力供給ラインを１０３から１１５へ切り替る。

このスイッチ１０５の切り替えにより、レギュレータ１０６の入力電圧を３２ボルトから５ボルトに変更することができる。

以後、レギュレータ１０６は５ボルトの電圧を降圧する処理を行う。ＣＰＵ１１３からの命令に従って、モータ１２２の制御を行う。

なお、この別の実施形態では、ＣＰＵ１１３が電圧１１５の状態の確認を、ＣＰＵ１１３が正常に起動によりスイッチング素子１０９の動作確認としてもよい。このような構成により、抵抗１１７と抵抗１１８は不要になり、ＣＰＵ１１３に対してポートを割当てる必要もなくなり、抵抗素子の削減や他の用途へポートの割当てを行うことが出来る。

図２は、第１の実施形態を説明するためのフローチャートである。電源１０１の３２ボルトの直流電圧を出力する（Ｓ２０１）。レギュレータ１０６により３．３ボルトの電圧を生成する（Ｓ２０２）。これにより、ＩＣコントローラ１０７とスイッチング素子が動作を開始する（Ｓ２０３）。スイッチング素子が動作を開始すると平滑回路１２１にて電圧が生成される。ＣＰＵ１１３は、平滑回路１２１から電源供給を受けて起動する（Ｓ２０４）。ＣＰＵ１１３は、起動後に平滑回路の出力が閾値電圧と比較することでスイッチング素子や平滑回路が正しく動作していることを確認する。確認後、集積回路１０４に対してＣＰＵが制御信号１２０号を出力する（Ｓ２０５）。制御信号１２０を入力によりスイッチ１０５が切り替わり、レギュレータは５ボルトの電圧から３．３ボルトの電圧を生成する（Ｓ２０６）。以降は、レギュレータは５ボルトの電圧から３．３ボルトの電圧の生成を続行する。

上述した例では、電力と発熱の関係は以下のとおりである。電源出力は３２Ｖ（ボルト）、平滑回路で生成し集積回路に入力する電圧は５Ｖ（ボルト）、レギュレータが生成する電圧は３．３Ｖ（ボルト）、集積回路実装状態での熱抵抗は２５℃／Ｗ、集積回路の動作時に消費するロジック電流は２０ｍＡである。以上の条件で入力電圧３２Ｖ（ボルト）から５Ｖ（ボルト）へ切り換えることによる損失の差分を計算すると以下のようになる。
（３２Ｖ−３．３Ｖ）×２０ｍＡ−（５Ｖ−３．３Ｖ）×２０ｍＡ＝０．５４Ｗ −−−式１
０．５４Ｗ×２５℃／Ｗ＝１３．５℃ −−−式２
上記の条件では、約１３．５℃の集積回路の温度低下が実現できることになる。

［第２実施形態］
図３は、第２の実施形態を説明するためブロック図である。第１の実施形態と異なる点について説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ点については説明を省く。スイッチ３０５の切り替えは、第１の実施形態では、集積回路の外部にあるＣＰＵ１１３からの信号に基づき行われていた。しかし、第２の実施形態では、スイッチ３０５の切り替えは、スイッチコントローラ３１５にて行われる。このスイッチコントローラ３１５は、レギュレータ３０６からの電力供給を受けて動作する。

スイッチング回路３０９では、ＤＣ電圧３０３をスイッチング素子によりパルス制御して出力する。このパルスをインダクタ３１１とキャパシタ３１２で構成された平滑回路で平滑化してＤＣ電圧に変換される。このＤＣ電圧は電源ライン３１４を介してＣＰＵ３１３に供給される。また、このＤＣ電圧は、集積回路１０４内のスイッチ３０５とスイッチコントローラ３１５に対して、入力部３１から入力されている。

図４は、本発明の第２の実施形態を説明するフローチャートである。Ｓ４０１からＳ４０３までは、第１の実施形態にて説明した図２と同様であるので、説明を省略する。

スイッチコントローラ３１５は、平滑回路３２１から電源供給を受けて起動する（Ｓ４０４）。スイッチコントローラ３１５は、制御信号３２０を出力する（Ｓ４０５）。制御信号３２０によりスイッチ３０５が切り替わり、レギュレータは５ボルトの電圧から３．３ボルトの電圧を生成する（Ｓ４０６）。

［その他の実施形態］
なお、上述した第２の実施形態において、スイッチコントローラ３１５は、入力部３１から入力する電圧を、上限電圧値または下限電圧値、あるいは上限電圧値と下限電圧値を用いて調べ、入力電圧に異常があれば、ＣＰＵ３１３に通知する構成にしても構わない。

また、集積回路の入力部３１が、予めグランドに接続されているか否かを判断するために、Ｓ４０４で、スイッチコントローラ３１５は入力部３１の電位が０Ｖであるか否かを判定する処理を行っても構わない。

また、実施形態では、集積回路に備えているモータドライバー回路は１つであったが、複数備えていても構わない。

第１の実施形態のブロック図第１の実施形態の制御フロー第２の実施形態のブロック図第２の実施形態の制御フロー

符号の説明

１０４、３０４集積回路
１０５、３０５スイッチ
１０６、３０６レギュレータ
１０７、３０７コントローラ
１０８、３０８モータドライバ
１０９、３０９スイッチング素子
１２１、３２１平滑回路

Claims

電源回路にて生成されたＤＣ電圧によりモータを駆動する駆動回路と、前記ＤＣ電圧を降圧する電圧変換回路を備えた集積回路であって、
前記ＤＣ電圧を用いて、電圧パルスを生成するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子にて生成された電圧パルスを前記集積回路の外部に設けられている平滑回路へ出力する出力部と、
前記電源回路にて生成された第１ＤＣ電圧を入力する第１入力部と
前記平滑回路にて生成され、前記第１ＤＣ電圧より低い第２ＤＣ電圧を入力する第２入力部と、
前記電圧変換回路にて降圧された電圧に基づき動作し、前記スイッチング素子と前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記集積回路の起動時に前記第１入力部から前記電圧変換回路へ供給を行い、前記第２ＤＣ電圧が所定の電圧値に達した後、前記第１入力部から前記電圧変換回路への電力供給を、前記第２入力部から前記電圧変換回路への電力供給へ切り替ることを特徴とする集積回路。
前記集積回路は、前記電力供給の切り替えを行うスイッチ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
前記スイッチ手段は、前記平滑回路から供給された電力に基づき動作する制御回路から出力される信号に基づき切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。