JP4590040B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置等に使用される複数のコンバータを有したスイッチング電源装置、特に省エネルギー対策を施したスイッチング電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は複数(ここでは二つ)のコンバータを有した一般的なスイッチング電源装置の構成を示す回路図であり、省エネルギー対策を施した構成となっている。
【0003】
同図において、1は交流電源、2a,2bはノイズフィルタ、3a,3bは交流電源1からの交流を全波整流するダイオードブリッジ、4は高調波電流対策回路、5a,5bは上記全波整流された直流が一次側巻線に供給されるトランスで、各々の一次側巻線には半導体のサブスイッチング素子6a、メインスイッチング素子6bが接続されている。
【0004】
また図4中、8は平滑用のコンデンサ、9a,9b及び9cはトランス5a,5bの二次側に発生した交流を整流して平滑する整流平滑回路で、各々の出力Vo1,Vo2及びVo3は負荷に供給される。10a,10bは制御回路11a,11b用の補助電源、13は省エネルギー対策用に設けたリレーで、その接点は交流電源1とノイズフィルタ2aとの間に介装され、コイルには逆流防止用のダイオード14が接続されている。
【0005】
上記構成のスイッチング電源装置は二つのDC−DCコンバータを有しており、各コンバータは各々の制御回路11a,11bにより独立して制御されるようになっている。また、制御用の補助電源10a,10bも別々に設けられている。
【0006】
このようなスイッチングレギュレータを使用している装置においては、使用状態にない所謂待機モードを有していて、できるだけ無駄な電力を消費しないように工夫されている。この省エネルギー化は現在各国で法律により規制される傾向にある。
【0007】
ここで、上記の省エネルギー化を進める上で大事な点は、▲1▼小電力(主に20W以下)での高効率化、▲2▼低コスト化、▲3▼使用しない出力系統の切り方である。
【0008】
図4の回路では、例えば装置のドアの開閉によるトリガ信号でリレー13を制御し、ドアが開けられたときにはリレー13の接点を開いて出力Vo1,Vo2系統のコンバータの動作を停止するようにしている。これは、ドアの内側に危険な機器がある場合などの安全規格上あるいはシステムの構成上によるもので、AC入力をスイッチの開閉により制御している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような複数のコンバータを有したスイッチング電源装置にあっては、例えば装置のドアが開いた場合、装置の動作を止めるためそれを検知する回路及びその駆動電圧が必要であり、回路構成が複雑で、装置も大型化し、高価なものになるとともに、待機時の不要な出力動作によるコンバータ損失があり、効率が低下するという問題点があった。
【0010】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、簡易な構成で、効率が良く、また低コストで装置が大型化することのないスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスイッチング電源装置は、次のように構成したものである。
【0012】
トランスの一次側の入力をスイッチングして該トランスの二次側に出力を発生する方式の、複数の直流−直流変換を行うコンバータを備えたスイッチング電源装置において、
前記複数の直流−直流変換を行うコンバータのそれぞれに、その出力電圧を制御する制御回路を設け、
前記複数の直流−直流変換を行うコンバータの内の任意のコンバータに制御回路用の補助電源を設けるとともに、その補助電源から他のコンバータの制御回路に電力を供給するためのスイッチ回路を設け、前記スイッチ回路を外部からの信号により遮断することにより、前記他のコンバータにかかる使用しない出力系統を遮断するようにした。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例の構成を示す回路図である。本実施例のスイッチング電源装置は、一次側と二次側を絶縁するトランス5a,5b、トランジスタ等のスイッチング素子6a,6b及び制御回路11a,11bを持つ各々独立した出力系統を構成する複数(ここでは二つ)のDC−DCコンバータを有している。
【0017】
図1の構成において、交流電源の1からの交流はノイズフィルタ2を通してダイオードブリッジ3に入力され、ここで全波整流されて直流に変換される。この直流は、ダイオード7及び平滑用のコンデンサ8を経て第1(メイン)のコンバータのトランス5bに供給されるとともに、高調波電流対策回路4を通して第2(サブ)のコンバータのトランス5aに供給される。そして、スイッチング素子6a,6bのオン(ON),オフ(OFF)の駆動によりトランス5a,5bの二次側に発生した交流は整流平滑回路9a,9b,9cにより直流に変換され、その各出力Vo1,Vo2,Vo3は負荷に供給される。
【0018】
また、図1の構成では、任意のコンバータとして上記メインのコンバータのみに制御回路11b用の補助電源10が設けられており、この補助電源10から上記サブのコンバータの制御回路11aにスイッチ回路12を介して駆動電力が供給されるようになっている。そして、この補助電源10から他のコンバータへ電力供給を行うためのスイッチ回路12が外部からのトリガ信号により制御されるようになっている。
【0019】
上記のように構成されたスイッチンク電源装置において、交流電源1の投入によりまずメインのコンバータが起動し始めると、補助電源10から電力が供給された制御回路11bは出力Vo3の電圧が定電圧になるように動作する。その際、スイッチング素子6bとトランス5bにより上述の電力変換が行われる。この動作は、一般的なスイッチングレギュレータと同じである。
【0020】
そして、外部からのトリガ信号によりスイッチ回路12が導通状態になると、補助電源10の電力がサブのコンバータの制御回路11aにも供給され、これによりサブのコンバータも動作し始め、トランス5aの二次側の出力Vo1,Vo2の電圧が立ち上がる。また、逆に外部からのトリガ信号によりスイッチ回路12が非導通状態になると、サブのコンバータは動作を停止する。
【0021】
このように、本実施例では一つのコンバータに制御用の補助電源10を設け、この補助電源10から他のコンバータに電力を供給するようにし、その電力供給の有無を外部信号により決定するスイッチ回路12を備えるようにしたので、部品点数の少ない簡易な構成となり、装置が大型化することなく、低コストの装置を実現することができる。また、使用しない出力系統を外部信号で簡単に開閉することができるとともに、待機時の不必要な出力動作によるコンバータ損失がないため、効率が良く、省エネルギー回路となっている。
【0022】
なお、図1の回路ではサブコンバータのトランス5aの入力側に高調波電流対策回路4を設けているが、ダイオード7はこの高調波電流対策回路4がある場合に必要な逆流防止用ダイオードとして設けている。高調波電流対策回路4がなくコンデンサインプットの場合は、ダイオード7はなくても良い。
【0023】
また、図1の回路のA−B間に第3のコンバータ、第4のコンバータ、……と、三つ以上のコンバータを並列に接続した構成としても良い。この場合、第3のコンバータ以降の制御回路には第2のコンバータと同様第1のコンバータの補助電源10から電力が供給され、その電力供給の有無はスイッチ回路12により外部信号で決定される。このスイッチ回路12は、リレー、トランジスタ、オン,オフ端子付の三端子レギュレータ等を用いた一般的な構成でも良い。
【0024】
図2は本発明の他の実施例の構成を示す回路図であり、図1と同一符号は同一構成要素を示している。本実施例は、メインのコンバータの補助電源106と共に、サブコンバータにも補助電源10aを設けたものである。他は図1の回路と同様の構成であるので、説明は省略する。
【0025】
このように、サブコンバータにも補助電源10aを設けることによって、メインコンバータ、サブコンバータ共に出力の立ち上がり時間をより早めることができる。図1の回路では、サブスイッチング素子6aのドライブのために補助電源10の容量を大きくしており、メインコンバータの起動が遅くなる場合があるが、図2の回路ではこれが解消される。
【0026】
図3はサブコンバータの出力Vo1の立ち上がりの様子を示したものであり、実線が図1の回路の出力、破線が図2の回路の出力をそれぞれ示している。図示のように、図1の回路では出力Vo1の立ち上がりまでの時間t1に略800msを要しているが、図2の回路では補助電源10a,10bの相乗効果により略500msと時間t0が略300ms短くなっている。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、部品点数の少ない簡易な構成となり、装置が大型化することなく、低コストで、また使用しない出力系統を外部信号で簡単に開閉することができるとともに、待機時の不必要な出力動作によるコンバータ損失をなくすことができ、効率の良い省エネルギー回路にすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す回路図
【図2】本発明の他の実施例の構成を示す回路図
【図3】出力の立ち上がりの様子を示す説明図
【図4】従来例の構成を示す回路図
【符号の説明】
1 交流電源
3 ダイオードブリッジ
5a トランス
5b トランス
6a サブスイッチング素子
6b メインスイッチング素子
9a 整流平滑回路
9b 整流平滑回路
9c 整流平滑回路
10 補助電源
10a 補助電源
10b 補助電源
11a 制御回路
11b 制御回路
12 スイッチ回路
Claims (1)
- トランスの一次側の入力をスイッチングして該トランスの二次側に出力を発生する方式の、複数の直流−直流変換を行うコンバータを備えたスイッチング電源装置において、
前記複数の直流−直流変換を行うコンバータのそれぞれに、その出力電圧を制御する制御回路を設け、
前記複数の直流−直流変換を行うコンバータの内の任意のコンバータに制御回路用の補助電源を設けるとともに、その補助電源から他のコンバータの制御回路に電力を供給するためのスイッチ回路を設け、前記スイッチ回路を外部からの信号により遮断することにより、前記他のコンバータにかかる使用しない出力系統を遮断することを特徴とするスイッチング電源装置。
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