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公開番号2025027233
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-27
出願番号2023131866
出願日2023-08-14
発明の名称電源及び電源システム
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250219BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約
【課題】従来の構成より単純な構成で、ACDC電源の省電力状態における待機電力を低減し、省電力効率を向上すること。
【解決手段】本発明の一実施形態は、省電力状態と通常状態とを切り替え可能な電源であって、直流電源の出力系統である第1電源系統と、前記第1電源系統を制御し、常時動作する第1制御ICと、省電力状態で動作せず、通常状態で動作する第2制御ICと、前記第1電源系統の電圧を出力するトランスであって、前記第1制御ICと前記第2制御ICとに供給する電力を生成するための補助巻き線を有する前記トランスと、を有し、省電力状態から通常状態に移行する場合、前記第2制御ICに対する電力の供給を開始する前に、前記第1電源系統の負荷電流が上昇する、ことを特徴とする電源である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
省電力状態と通常状態とを切り替え可能な電源であって、
直流電源の出力系統である第１電源系統と、
前記第１電源系統を制御し、常時動作する第１制御ＩＣと、
省電力状態で動作せず、通常状態で動作する第２制御ＩＣと、
前記第１電源系統の電圧を出力するトランスであって、前記第１制御ＩＣと前記第２制御ＩＣとに供給する電力を生成するための補助巻き線を有する前記トランスと、
を有し、
省電力状態から通常状態に移行する場合、前記第２制御ＩＣに対する電力の供給を開始する前に、前記第１電源系統の負荷電流が上昇する、
ことを特徴とする電源。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記補助巻き線に伝達された電力を平滑化して制御ＩＣ用電圧を生成する平滑回路と、前記第２制御ＩＣに対して電力を供給するか否かを切り替える切り替え手段と、をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記補助巻き線の巻き線数について、省電力状態における前記制御ＩＣ用電圧が、前記第１制御ＩＣの動作開始電圧より大きくなるように設定される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電源。
【請求項４】
前記補助巻き線の巻き線数について、通常状態における前記制御ＩＣ用電圧が、前記第２制御ＩＣの動作開始電圧より大きくなるように設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の電源。
【請求項５】
負荷と、負荷制御回路と、をさらに有し、
前記負荷制御回路は、前記第１電源系統に対して前記負荷を接続することで負荷電流を上昇させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電源。
【請求項６】
省電力状態と通常状態とを切り替えるための切り替え信号を受信する受信手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電源。
【請求項７】
請求項６に記載の電源と、前記電源に接続される制御回路と、を有する電源システム。
【請求項８】
前記制御回路は、
前記第１電源系統に対する負荷の接続を制御するコントローラと、
複数の負荷と、
前記電源に対し、前記切り替え信号を送信する送信手段と、
を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１電源系統に対して前記負荷を接続することで負荷電流を上昇させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記第１電源系統の負荷電流が上昇した第１タイミングから、省電力状態から通常状態に移行する第２タイミングまでの時間は、前記第１電源系統の前記負荷電流が大きいほど短い、
ことを特徴とする請求項８に記載の電源システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、スイッチング電源の省電力化に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境に関する配慮の意識の高まりから電子機器の待機電力を削減する取り組みが盛んである。電子機器自体が動作していない待機時であっても、電子機器に使用されるＡＣＤＣ電源内部で一定の電力が損失として消費され、そのような電力の中の１つにＡＣＤＣ電源を動作させるための補助電源で消費される電力がある。
【０００３】
図１は、従来の一般的なＡＣＤＣ電源の構成を示している。交流電源から入力される電力は入力フィルタ１０１を通過した後ダイオードブリッジ整流器１０２で直流に整流されコンデンサで平滑化される。直流に変換された電力は、制御回路１０４に含まれるＭＯＳＦＥＴなどのスイッチ素子の高速スイッチングによりパルス波の交流に変換され、これがトランス１０５の１次側（入力側）に送り込まれる。２次側（出力側）に伝達された電力はダイオードなどの整流素子で整流され、２次側のコンデンサで平滑化され直流電力として出力される。
【０００４】
トランス１０５は、１次側の１次巻き線と２次側の２次巻き線とで構成され、それぞれの巻き線数比と、スイッチ素子のオンオフ比とに基づき、２次側に出力される電圧が決定される。このとき２次側の整流後の電圧はモニタされ、フィードバック部１１０により、当該電圧を、スイッチ素子を制御する制御ＩＣ１０３にフィードバックすることで２次側の出力電圧を一定に保つようにしている。
【０００５】
トランス１０５内部には１次巻き線と２次巻き線とに加え補助巻き線が配置されており、トランスの１次側から２次側に電力が伝達されるときに、補助巻き線側にも電力が伝達される。補助巻き線に伝達された電力は、平滑回路１０７において、整流素子で整流され、コンデンサで平滑化されて補助電源電圧が生成される。
【０００６】
制御ＩＣ１０３の電源電圧は入力可能な上限の電圧が決まっており、補助電源電圧は、制御ＩＣ１０３に入力される前に、電圧ドロッパ１０６により一定の上限を超えないように降下される。また、制御ＩＣ１０３内部においても、必要な電圧を生成するために制御ＩＣ１０３の入力電圧から、制御ＩＣ１０３内部で使用する電圧まで電圧を降下させるための電圧ドロッパが内蔵されている場合がある。電圧ドロッパ１０６の入力電圧と出力電圧との差が大きくなると、電圧ドロッパ１０６で消費される電力も大きくなり、ＡＣＤＣ電源の省電力効率の悪化の要因となる。このように、補助電源で消費される電力が増加し、ＡＣＤＣ電源の省電力効率が悪化するという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するため、特許文献１は、２種類の補助巻き線を搭載したトランスを用意し、高い電圧と低い電圧との２種の補助電源電圧のうち必要に応じて適切な補助電源電圧を選択する構成を開示している。それぞれの補助電源電圧の検出手段を設け、制御ＩＣに必要な電源電圧として最適な電圧を、選択的に使用する。低い方の補助電源電圧が制御ＩＣに必要な電源電圧に満たない場合は、高い方の補助電源電圧を使用し、そうでない場合は、低い方の補助電源電圧を使用することで、電圧ドロッパを通さずに、制御ＩＣに入力する電圧に制限をかけることができる。
【０００８】
ところで、省電力を達成するための構成として、複数の制御ＩＣ（仮に、省電力状態と省電力ではない通常状態とを問わず、常時動作する第１制御ＩＣ、通常状態でのみ動作する第２制御ＩＣとする）と、スイッチング電源とを組み合わせた構成がある。省電力状態では待機用の電力を供給する第１制御ＩＣの回路のみが動作し、本体制御回路に対し、待機用の限定的な電力を供給する。このような構成では、省電力時に動作する回路系統を最小限に減らすことで、省電力状態における電力効率を改善させることが求められる。尚、通常状態で動作することを通常動作、省電力状態で動作することを省電力動作と定義する。
【０００９】
一般的に、制御ＩＣは、電源の制御動作を開始するための動作開始電圧が規定されており、この電圧を上回る電圧を入力しないと動作が開始できない。前述した第１制御ＩＣ及び第２制御ＩＣを有する構成で、第１制御ＩＣを動作させる動作開始電圧を満たすような制御ＩＣ電圧を決定したとすると、第２制御ＩＣに電源を投入した際に電圧降下のため第２制御ＩＣの動作開始電圧の条件を満たせないことがある。
【００１０】
またそもそも、第２制御ＩＣの動作開始電圧が、第１制御ＩＣの動作開始電圧より高い場合がある。このような場合に、第１制御ＩＣの動作開始電圧をちょうど満たす制御ＩＣ電圧を出力できるよう補助巻き線数を調整すると、第２制御ＩＣの動作開始電圧を満たせなくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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