JP2014204532A - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングレギュレータを有する電源装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus having a switching regulator.
商用交流電源を用いて直流負荷を作動させる各種の電気機器において、直流電力の生成にスイッチングレギュレータが用いられている。一般に用いられる絶縁型のスイッチングレギュレータには、フライバック型、フォワード型、共振型などの種類があり、負荷に応じて使い分けられている。制御系統と駆動系統というように動作電圧の異なる負荷にそれぞれ適する複数のスイッチングレギュレータを備える電気機器もある。 In various electric devices that operate a DC load using a commercial AC power supply, a switching regulator is used to generate DC power. Commonly used insulating switching regulators include flyback type, forward type, and resonance type, and are used properly according to the load. Some electric devices include a plurality of switching regulators suitable for loads having different operating voltages, such as a control system and a drive system.
従来、商用交流電源によって作動する電気機器の稼働中の消費電力を間接的に測定する装置が提案されている。特許文献1に記載された消費電力測定装置は、スイッチングレギュレータにおける変圧手段の一次側電圧に基づいてスイッチング手段のターンオン時間を計算する。そして、計算されたターンオン時間、スイッチング手段のスイッチング周波数、および変圧手段のインダクタンスに基づいて消費電力を算定する。
Conventionally, an apparatus for indirectly measuring power consumption during operation of an electric device operated by a commercial AC power supply has been proposed. The power consumption measuring device described in
電気機器の消費電力を規制値以下に抑える電力制御をしたり、使用者に実際の消費電力を知らせる表示を行なったりするには、より正確に消費電力を測定する必要がある。そして、スイッチングレギュレータを備える電気機器の場合、スイッチングレギュレータにおいて電力損失が生じるので、スイッチングレギュレータから負荷に供給される電力ではなく、交流電源からスイッチングレギュレータに入力される電力を消費電力として測定する必要がある。 In order to perform power control that suppresses the power consumption of an electrical device below a regulation value, or to perform a display that informs the user of the actual power consumption, it is necessary to measure the power consumption more accurately. In the case of an electric device equipped with a switching regulator, power loss occurs in the switching regulator. Therefore, it is necessary to measure not the power supplied from the switching regulator to the load but the power input from the AC power source to the switching regulator as the power consumption. is there.
上記特許文献1の手法では、電源効率(スイッチングレギュレータの変換効率)が一定であるときに成り立つ理論式に基づいて消費電力が計算される。しかし、実際の電源効率は、スイッチングレギュレータの入力電力および負荷の増減によって変化する。スイッチングレギュレータの量産において、電源効率の個体差もある。したがって、計算される消費電力が正確であるとは限らない。
In the method of
本発明は、このような事情に鑑み、スイッチングレギュレータを有する電気機器の消費電力をより正確に検知する装置の提供を目的としている。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus that more accurately detects the power consumption of an electrical device having a switching regulator.
上記目的を達成する装置は、スイッチングレギュレータを有する電源装置であって、前記スイッチングレギュレータのスイッチング動作に同期して変化する信号を検知する検知部と、前記スイッチングレギュレータと同型の測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力と当該測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作との関係の実測データを記憶する記憶部と、前記スイッチングレギュレータから負荷へ直流電力が出力される状態において、前記実測データと前記検知部によって検知された前記信号とに基づいて、当該スイッチングレギュレータに入力される交流電力の電力量を推定する推定部と、を備える。 A device that achieves the above object is a power supply device having a switching regulator, which supplies a detection unit that detects a signal that changes in synchronization with the switching operation of the switching regulator, and a measurement switching regulator that is the same type as the switching regulator. Detected by the measurement data and the detection unit in a state where the measurement data of the relationship between the AC power to be measured and the switching operation of the measurement switching regulator is stored, and the DC power is output from the switching regulator to the load And an estimation unit that estimates the amount of AC power input to the switching regulator based on the signal.
本発明によれば、スイッチングレギュレータを有する電気機器の消費電力をより正確に検知することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to detect the power consumption of the electric equipment which has a switching regulator more correctly.
図1に例示される電源装置2は、画像を印刷する画像形成装置1に組み込まれた電源回路3と制御回路7とから構成される。電源回路3は、整流回路を含む力率改善回路(PFC:Power Factor correction )4と、二つのスイッチングレギュレータ5,6とを備えている。商用交流電源9から供給される交流電力が電源回路2によって直流電力に変換され、画像形成装置1の動作を制御する制御回路7およびモーターやソレノイドといった他の直流負荷を有する駆動機構8に供給される。画像形成装置1は、交流負荷として定着用のヒーター310を有している。ヒーター310には、力率改善回路4を介さずに交流電力が供給される。
A
電源回路3の一方のスイッチングレギュレータ5はフライバック型であり、制御回路7に例えば12ボルトの直流電力を供給する。他方のスイッチングレギュレータ6は電流共振型であり、駆動機構8に例えば24ボルトの直流電力を供給する。これらスイッチングレギュレータ5,6には力率改善回路4から電力が入力される。
One
制御回路7は、スイッチングレギュレータ5,6に入力される電力を後述のようにして測定する。そのために、制御回路7にはスイッチングレギュレータ5,6のそれぞれからスイッチング動作に同期して変化する信号S5,S6が入力される。制御回路7は、測定した二つのスイッチングレギュレータ5,6の入力電力を合算し、合算値に応じてヒーター310による電力消費を調整する。つまり、画像形成装置1全体の消費電力が規定値(例えば1500W)を超えない範囲内で、商用交流電源9からの電力をより多く交流負荷に配分する制御が行われる。
The
画像形成装置1が仕様上の最大速度で印刷を行なうには、定着用のヒーター310に十分に電力を供給する必要がある。供給可能な電力が不足するときには、用紙の連続搬送における用紙間距離を長くしなければならず、単位時間あたりの印刷枚数が少なくなる(生産性が低下する)。また、低温時における印刷が可能になるまでの加熱時間が長くなる。
In order for the
制御回路7を含む直流負荷の実際の消費電力を測定することにより、画像形成装置1の定格電力から直流負荷の消費電力を差し引いた残りの電力、すなわち余剰電力を最大限にヒーター310に配分することができる。これに対して、直流負荷の実際の消費電力を測定しない場合、ヒーター310に配分可能な電力は、画像形成装置1の定格電力から直流負荷の仕様で定まる最大消費電力を差し引いた残りの電力となる。より多くの電力をヒーター310に配分するために、直流負荷の実際の消費電力をより正確に測定する必要がある。なお、図示を省略したが、ヒーター310を制御するコントローラーが画像形成装置1に設けられている。
By measuring the actual power consumption of the DC load including the
図2のように、スイッチングレギュレータ5は、トランス(コンバータートランス)51、スイッチング素子としてのFET(Field Effect Transistor)52、一次平滑用のコンデンサー53、二次平滑用のコンデンサー55、および整流用のダイオード54を有する。図示しないスイッチング制御回路がFET52をオンオフ制御してトランス51の一次側コイルを流れる電流を断続させる。FET52がオンからオフに切り替わったとき、相互誘導によってトランス51の二次側コイルに電流が流れ、コンデンサー55が充電される。スイッチング制御回路はコンデンサー55の両端電圧を監視し、この両端電圧を所定値(例えば12ボルト)に保つようにFET52を制御する。
As shown in FIG. 2, the
スイッチングレギュレータ5に入力される電力の測定に、本例ではトランス51の二次側コイルとダイオード54のアノードとの結線点P1に現れる信号S5が用いられる。信号S5によってFET52のオンオフのデューティー比およびスイッチング周波数が上述の制御回路7によって検知される。
In this example, the signal S5 appearing at the connection point P1 between the secondary coil of the
図3のように、スイッチングレギュレータ6は、トランス61、共振コンデンサー62、スイッチング素子としての一対のトランジスタ63,64、一次平滑用のコンデンサー65、二次平滑用のコンデンサー66、および整流用のダイオード67,68を有する。図示しないスイッチング制御回路がスイッチング周波数と共振周波数とが一致するようにトランスの出力変動に応じてトランジスタ63,64をオンオフ制御する。
As shown in FIG. 3, the
スイッチングレギュレータ6に入力される電力の測定に、本例ではトランス61の二次側コイルとダイオード67のアノードとの結線点P2に現れる信号S6が用いられる。信号S6によってトランジスタ63,64のスイッチング周波数が上述の制御回路7によって検知される。
In this example, the signal S6 appearing at the connection point P2 between the secondary coil of the
図4のグラフは、フライバック型のスイッチングレギュレータ5におけるスイッチング動作のデューティー比と入力電力との関係を示している。横軸の出力電流が大きくなると、すなわち負荷が増大すると、入力電力は増大する。出力電流と入力電力はほぼ比例する。スイッチングレギュレータ5の出力電圧を一定に保つスイッチング動作において、デューティー比(FET52のオンエッジ間隔に対するオン期間の比)と入力電力との間に図示のとおりの相関がある。したがって、この相関を予め測定して記憶しておけば、稼動中のデューティー比を検知することにより、この相関から入力電力(すなわち制御回路7の実際の消費電力)を求めることができる。例えば、デューティー比が10.55%であれば出力電流は2Aであり、その時の入力電力が13.34Wであることが分かる。
The graph of FIG. 4 shows the relationship between the duty ratio of the switching operation and the input power in the flyback
図5のグラフは、フライバック型のスイッチングレギュレータ5におけるスイッチング動作のデューティー比と入力電力との関係、およびスイッチング周波数と入力電力との関係を示している。デューティー比と入力電力との関係は図4と同様である。
The graph of FIG. 5 shows the relationship between the duty ratio of the switching operation and the input power and the relationship between the switching frequency and the input power in the flyback
スイッチングレギュレータ5では、負荷に応じてスイッチング周波数が変更される。出力電流が2.6A以下の軽負荷域LLでは、スイッチング周波数と入力電力とがほぼ比例する。しかし、出力電流が2.6Aを越える中負荷域LMおよび重負荷域LHでは負荷の大きさにかかわらずスイッチング周波数は60kHzに保たれる。したがって、軽負荷域LLについては、デューティー比またはスイッチング周波数を検知することにより、入力電力を求めることができる。中負荷域LMおよび重負荷域LHについては、デューティー比を検知することにより、入力電力を求めることができる。
In the
また、出力電流が6Aを越える重負荷域LHのようにデューティー比の変化が小さい負荷範囲(電力量範囲)については、デューティー比の検知の分解能を高めることにより、入力電力をより正確に求めることができる。具体的には、出力電流が5.6Aから5.7Aに変化するときのデューティー比の変化幅は0.31%程度あるが、出力電流が6.7Aから6.8Aに変化するときのデューティー比の変化幅は0.03%しかない。そこで、制御回路7において分解能を10倍以上引き上げて検知を行う。例えば、信号S5をA/D変換前に10倍に増幅する。
For a load range (power range) where the change in duty ratio is small, such as a heavy load region LH where the output current exceeds 6A, the input power can be obtained more accurately by increasing the resolution of detecting the duty ratio. Can do. Specifically, the duty ratio change width when the output current changes from 5.6 A to 5.7 A is about 0.31%, but the duty ratio when the output current changes from 6.7 A to 6.8 A. The range of change in the ratio is only 0.03%. Therefore, the
図6のグラフは、電流共振型のスイッチングレギュレータ6におけるスイッチング動作のスイッチング周波数と入力電力との関係を示している。横軸の出力電流が大きくなると、入力電力は増大する。出力電流と入力電力はほぼ比例する。電流共振型では、スイッチング周波数を下げると出力電流が増大し、それに伴って入力電力が増大する。スイッチング周波数と入力電力との関係を測定して記憶しておけば、稼動中のスイッチング周波数を検知することにより、入力電力(すなわち駆動機構8の実際の消費電力)を求めることができる。例えば、図示の例において、スイッチング周波数が135kHzであったとき、入力電力は82.4Wである。
The graph of FIG. 6 shows the relationship between the switching frequency of the switching operation and the input power in the current resonance
図7はデューティー比と入力電力との関係およびスイッチング周波数と入力電力との関係を実測するための装置の例を示している。例えば、デューティー比と入力電力との関係を実測するとき、スイッチングレギュレータ5と同型の測定用スイッチングレギュレータ5Aを備えた電源回路3Aと商用交流電源9との間に電力計90を挿入し、測定用スイッチングレギュレータ5Aに電流可変の電子負荷91を接続する。電子負荷91に流れる電流を例えば0.1A刻みで切り替えるごとに、電力計90でスイッチングレギュレータ5Aに入力される電力量を測定するとともに、オシロスコープ92を用いて信号S5の波形からデューティー比を測定する。また、オシロスコープ92または周波数カウンタ93によってスイッチング周波数を測定する。スイッチングレギュレータ6についても、同様にスイッチングレギュレータ6またはこれと同型の測定用スイッチングレギュレータに電子負荷91を接続してスイッチング周波数と入力電力との関係を測定することができる。
FIG. 7 shows an example of an apparatus for actually measuring the relationship between the duty ratio and the input power and the relationship between the switching frequency and the input power. For example, when the relationship between the duty ratio and the input power is actually measured, a
図8は電源装置2の要部の機能構成を示している。制御回路7は、制御プログラムを実行するコンピュータとしてのCPU(central processing unit)71、プログラム実行のワークエリアをして用いられるRAM(Random Access Memory)72、および記憶部73としての不揮発性メモリを有する。
FIG. 8 shows a functional configuration of a main part of the
CPU71は、デューティー比検知部101、二つの周波数検知部102,104、推定部105、および給電制御部106を有する。これらの要素は、CPU71が所定のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。
The
デューティー比検知部101は、スイッチングレギュレータ5からCPU71のA/D変換ポートに入力される信号S5に基づいて、スイッチングレギュレータ5のスイッチング動作におけるデューティー比を検知する。例えば、信号S5を所定の周期でサンプリングし、オン期間およびオフ期間にそれぞれ対応するサンプリング数を数え、両サンプリング数の和に対するオン期間に対応するサンプリング数の比を計算する。デューティー比検知部101は、必要に応じて、入力増幅部のゲイン調整によって検知の分解能を切り替える。
The duty
周波数検知部102は、信号S5に基づいて、スイッチングレギュレータ5のスイッチング周波数を検知する。すなわち、スイッチングの周期を検知し、その逆数を計算する。周波数検知部104は、スイッチングレギュレータ6からCPU71のA/D変換ポートに入力される信号S5に基づいて、スイッチングレギュレータ6のスイッチング動作におけるスイッチング周波数を検知する。
The
推定部105は、記憶部73によって記憶されている実測テーブルT5,T6および個体差補正用データD5,D6を参照して制御回路7および駆動機構8の消費電力を算定する。ここで、実測テーブルT5には、スイッチングレギュレータ5と同型の測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力と当該測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作との関係の実測データが格納されている。実測テーブルT6には、スイッチングレギュレータ6と同型の測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力と当該測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作との関係の実測データが格納されている。
The
推定部105は、デューティー比検知部101によって検知されたデューティー比または周波数検知部102によって検知されたスイッチング周波数に対応する入力電力量を実測テーブルT5から読み出す。検知されたデューティー比またはスイッチング周波数とちょうど一致するデューティー比またはスイッチング周波数が実測テーブルT5にない場合は、検知されたデューティー比またはスイッチング周波数に近い複数の値に対応付けられている入力電力量に基づく補間演算によって入力電力量を算定する。そして、実測テーブルT5によって得られた入力電力量を、スイッチングレギュレータ5と測定用のスイッチングレギュレータとの個体差を示す個体差補正用データD5に基づいて補正し、補正後の入力電力量を実際の入力電力量の推定量とする。
The
スイッチングレギュレータ6についても同様に、推定部105は、周波数検知部104によって検知されたスイッチング周波数に対応する入力電力量を実測テーブルT6によって特定し、個体差補正用データD5に基づいて補正する。そして、補正後の入力電力量を実際の入力電力量の推定量とする。
Similarly, for the
続いて、推定部105は、スイッチングレギュレータ5およびスイッチングレギュレータ6について推定した入力電力量の合計を算出し、算出結果を直流系統の消費電力として給電制御部106に通知する。
Subsequently, the
給電制御部106は、推定部105から通知された直流系統の消費電力に応じて、画像形成装置1の全体の消費電力が定格電力を超えないように、定着器30に交流電力を配分する。
The power
図9のように、実測テーブルT5では、スイッチングレギュレータ5と同型の測定用スイッチングレギュレータを用いて実測されたデューティー比およびスイッチング周波数に対応づけて入力電力が格納されている。また、図10のように、実測テーブルT6では、スイッチングレギュレータ6と同型の測定用スイッチングレギュレータを用いて実測されたスイッチング周波数に対応づけて入力電力が格納されている。
As shown in FIG. 9, in the actual measurement table T <b> 5, input power is stored in association with the duty ratio and the switching frequency that are actually measured using a measurement switching regulator of the same type as the
図11はスイッチング周波数と入力電力との関係の個体差を示している。同型であっても量産されるスイッチングレギュレータには若干の個体差がある。したがって、実測テーブルT5,T6の作成に際して、同型の複数の測定用スイッチングレギュレータを用いて実測したスイッチング特性の平均的な特性を示すデータを格納してもよい。 FIG. 11 shows individual differences in the relationship between the switching frequency and the input power. Even with the same type, there are some individual differences in switching regulators that are mass-produced. Therefore, when the actual measurement tables T5 and T6 are created, data indicating the average characteristics of the switching characteristics actually measured using a plurality of measurement switching regulators of the same type may be stored.
スイッチングレギュレータ5の量産品の一つおよびスイッチングレギュレータ6の量産品の一つを画像形成装置1に組み入れる際、組み入れるスイッチングレギュレータ5,6と測定用スイッチングレギュレータとの個体差を調べ、個体差補正用データD5,D6を作成する。組み入れるスイッチングレギュレータ5,6については、図7に示した装置を用いてパラメータの切替え数を数個程度として簡易的にスイッチング特性を測定し、測定用スイッチングレギュレータとの個体差を求めることができる。
When one of the mass-produced products of the
なお、個体差補正用データD5,D6を用いる代わりに、画像形成装置1に組み入れるスイッチングレギュレータ5,6自体について、精密にスイッチング特性を測定し、その結果を示すデータを実測テーブルT5,T6に格納してもよい。
Instead of using the individual difference correction data D5 and D6, the switching characteristics of the switching
図12はフライバック型のスイッチングレギュレータ5のための測定処理のフローチャートである。上述のようにスイッチングレギュレータ5については、負荷の増減に応じてデューティー比とスイッチング周波数とを選択的に検知して入力電力を推定する。また、重負荷域LHでは検知の分解能を軽負荷域LLおよび中負荷域LMと比べて高くする。
FIG. 12 is a flowchart of measurement processing for the flyback
まず、測定モードを初期設定する(S10)。このとき、デューティー比を検知するモードとされ、分解能は通常分解能とされる。初期設定されたモードで入力電力を間接的に測定(推定)し、測定結果が軽負荷域LL、中負荷域LM、および重負荷域LHのいずれに該当するかをチェックする(S11,S12)。測定結果が中負荷域LMであれば、フローはステップS10に戻る。この場合、初期設定された測定モードで再び入力電力が測定される。測定結果が軽負荷域LLであれば、スイッチング周波数を検知する測定モードに切り替えられ(S13)、測定結果が重負荷域LHであれば、高分解能でデューティー比を検知する測定モードに切り替えられる(S14)。 First, the measurement mode is initialized (S10). At this time, the duty ratio detection mode is set, and the resolution is set to the normal resolution. The input power is indirectly measured (estimated) in the initially set mode, and it is checked whether the measurement result corresponds to the light load region LL, the medium load region LM, or the heavy load region LH (S11, S12). . If the measurement result is the medium load range LM, the flow returns to step S10. In this case, the input power is measured again in the initially set measurement mode. If the measurement result is a light load range LL, the mode is switched to a measurement mode for detecting the switching frequency (S13), and if the measurement result is a heavy load range LH, the mode is switched to a measurement mode for detecting the duty ratio with high resolution ( S14).
図13は画像形成装置1の構成を示している。画像形成装置1は、電子写真法によってカラー画像またはモノクロ画像を形成するタンデム式のカラープリンタである。カラー画像形成時にイエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、および黒(K)の4色のトナー像を並行して形成するため、画像形成装置1は中間転写ベルト20および中間転写ベルト20に沿って並ぶ4個のプロセスユニットUY,UM,UC,UKを有する。黒(K)の像形成のためのプロセスユニットUKは、感光体ドラム11、帯電装置12、プリントヘッド13、現像装置14、一次転写装置15、および清掃装置16を備えており、他のプロセスユニットUY,UM,UCも、トナーの色の違いを除いて同様の構成要素を備えている。画像形成装置1にはランプ加熱型の定着器30が実装されている。定着器30は、定着ローラ(加熱ローラ)31および加圧ローラ32を備える。定着ローラ31の表面を昇温させる熱源としてのヒーター310はハロゲンランプである。
FIG. 13 shows the configuration of the
画像形成装置1に図示しない外部装置(例えば、パーソナルコンピュータ)から例えばカラープリントジョブが与えられると、プロセスユニットUY,UM,UC,UKにおいて、帯電装置12が感光体ドラム11の表面を一様に帯電させる。外部装置からの画像データに応じて、プリントヘッド13の射出する光ビームがオンオフ制御され、感光体ドラム11の表面に潜像が形成される。潜像は現像装置14によってトナー像に現像され、一次転写装置15によって中間転写ベルト20に一次転写される。中間転写ベルト20の移動に同期した一次転写によって、4色のそれぞれのトナー像が中間転写ベルト20上で重ねられる。4色のトナー像の形成と並行して、用紙収納部24からジョブが指定する種類およびサイズの用紙Pが取り出され、搬送ローラ26によって中間転写ベルト20と二次転写ローラ27とが対向する二次転写位置へ搬送される。中間転写ベルト20からトナー像が二次転写された用紙Pは、定着器30を経た後、排紙ローラ対28によって排紙トレイ29に排出される。用紙Pが定着器30を通過するとき、トナーが溶融して画像が記録用紙に定着する。
When, for example, a color print job is given to the
図14のグラフはデューティー比と入力電力との関係の入力電圧依存性を示している。上述の電源回路3は力率改善回路4を有している。しかし、フライバック型のスイッチングレギュレータのみを備える単一レギュレータ型の電源回路では力率改善回路4は必須ではなく、力率改善回路4を搭載しない構成の採用される場合が多い。力率改善回路4は昇圧コンバータ方式であり、入力電圧を一定の電圧へ昇圧するので、力率改善回路4を備える場合は、入力電圧の変動がスイッチングレギュレータのスイッチング動作のデューティー比に影響しない。これに対して、力率改善回路4がない場合は、図14のようにデューティー比が入力電圧によって変わる。
The graph of FIG. 14 shows the input voltage dependency of the relationship between the duty ratio and the input power. The
したがって、力率改善回路4を搭載しない構成では、スイッチングレギュレータの入力電圧を検知する必要がある。特定の入力電圧のときのデューティー比と入力電力との関係の実測テーブルからの入力電力の読み取り値を入力電圧に応じて補正するか、入力電圧をパラメータとして実測したデューティー比と入力電力との関係をテーブルとして用意しておき、検知したデューティー比および入力電圧に対応する入力電力をテーブルから読み取る。入力電圧の検知には、抵抗分圧をして直接読み取る方法や検知用の演算装置回路を使用する方法がある。
Therefore, in a configuration in which the power
実測テーブルの読取りを補正する方式を採用する場合において、実測時の入力電圧を例えば230ボルトとする。図14のような特性のスイッチングレギュレータについて検知したデューティー比が例えば13.2%であって、入力電圧が187ボルトであったとき、13.2%を補正係数0.83で除した値の15.9%に対応する入力電力を読み取ればよい。 When the method of correcting the reading of the actual measurement table is adopted, the input voltage at the actual measurement is set to 230 volts, for example. For example, when the detected duty ratio for the switching regulator having the characteristics as shown in FIG. 14 is 13.2% and the input voltage is 187 volts, 15.2 is obtained by dividing 13.2% by the correction coefficient 0.83. The input power corresponding to 9% may be read.
図15は電源装置の他の構成を示している。電源装置2bは単一のスイッチングレギュレータ5を備え、力率改善回路を有していない。制御回路7bはCPU71および記憶部73bを有している。CPU71bは推定部105bおよび入力電圧検知部103を備え、記憶部73bは実測テーブルT5と入力電圧変化に対する補正用データ(補正係数)D50とを記憶している。
FIG. 15 shows another configuration of the power supply device. The
入力電圧検知部103は、スイッチングレギュレータ5の入力電圧を検出する検出回路83の出力を取り込んで入力電圧を検知する。推定部105bは、検知されたデューティー比またはスイッチング周波数と入力電圧とから、実測テーブルT5および補正用データD50を参照して入力電力を推定する。
The
以上の実施形態によれば、スイッチングレギュレータ5,6の二次側から信号S5,S6を得て入力電力を間接的に測定するので、一次側から信号を得る場合に必要となる絶縁用の部品を実装することなく入力電力を測定することができる。ただし、フォトカプラやパルストランスといった絶縁手段を用いてトランス51,61の一次側からスイッチング動作に動機する信号を制御回路7へ入力するようにしてもよい。
According to the above embodiment, since the signals S5 and S6 are obtained from the secondary side of the switching
上述の実施形態において、スイッチングレギュレータ5,6の回路方式や個数を含めて電源装置2の構成は本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。
In the above-described embodiment, the configuration of the
1 画像形成装置
2,2b 電源装置
5 スイッチングレギュレータ(第1のスイッチングレギュレータ)
6 スイッチングレギュレータ(第2のスイッチングレギュレータ)
S5,S6 信号
T5,T6 実測テーブル(実測データ)
73 記憶部
105,105b 推定部
101 デューティー比検知部
102,104 周波数検知部
103 入力電圧検知部
106 給電制御部
D50 補正用データ
LL 軽負荷域(電力量範囲)
LM 中負荷域(電力量範囲)
LH 重負荷域(電力量範囲)
30 定着器
7 制御回路(直流負荷)
8 駆動機構(直流負荷)
DESCRIPTION OF
6 Switching regulator (second switching regulator)
S5, S6 signal T5, T6 actual measurement table (actual measurement data)
73
LM medium load range (power range)
LH Heavy load range (power range)
30
8 Drive mechanism (DC load)
Claims (8)
前記スイッチングレギュレータのスイッチング動作に同期して変化する信号を検知する検知部と、
前記スイッチングレギュレータと同型の測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力と当該測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作との関係の実測データを記憶する記憶部と、
前記スイッチングレギュレータから負荷へ直流電力が出力される状態において、前記実測データと前記検知部によって検知された前記信号とに基づいて、当該スイッチングレギュレータに入力される交流電力の電力量を推定する推定部と、を備える
ことを特徴とする電源装置。 A power supply device having a switching regulator,
A detector that detects a signal that changes in synchronization with the switching operation of the switching regulator;
A storage unit for storing actual measurement data of the relationship between the AC power supplied to the measurement switching regulator of the same type as the switching regulator and the switching operation of the measurement switching regulator;
An estimation unit that estimates the amount of AC power input to the switching regulator based on the actual measurement data and the signal detected by the detection unit in a state where DC power is output from the switching regulator to a load. A power supply device comprising:
前記実測データは、前記測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作のデューティー比と当該測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力との関係を示し、
前記推定部は、前記信号のデューティー比に基づいて前記電力量を推定する
請求項1記載の電源装置。 The switching regulator is a flyback type,
The actual measurement data indicates the relationship between the duty ratio of the switching operation of the measurement switching regulator and the AC power supplied to the measurement switching regulator,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the electric energy based on a duty ratio of the signal.
前記記憶部は、前記実測データとともに、前記測定用スイッチングレギュレータの入力電圧とスイッチング動作のデューティー比との関係を示す補正用データを記憶し、
前記推定部は、前記電圧検知部によって検知された前記入力電圧に応じて前記補正用データに基づいて前記実測データを補正することによって、前記電力量を推定する
請求項2記載の電源装置。 A voltage detector for detecting an input voltage of the switching regulator;
The storage unit stores correction data indicating a relationship between an input voltage of the switching regulator for measurement and a duty ratio of a switching operation together with the actual measurement data,
The power supply apparatus according to claim 2, wherein the estimation unit estimates the power amount by correcting the actual measurement data based on the correction data in accordance with the input voltage detected by the voltage detection unit.
前記推定部は、前記信号の周波数が変化する電力量範囲については当該信号の周波数に基づいて前記電力量を推定し、前記信号の周波数が一定化する電力量範囲については当該信号のデューティー比に基づいて前記電力量を推定する
請求項2または3記載の電源装置。 The actual measurement data indicates the relationship between the duty ratio of the switching operation of the measurement switching regulator and the power, and the relationship between the switching frequency of the switching operation and the power,
The estimation unit estimates the power amount based on the frequency of the signal for a power amount range in which the frequency of the signal changes, and sets the duty ratio of the signal for the power amount range in which the frequency of the signal is constant. The power supply device according to claim 2, wherein the power amount is estimated based on the power amount.
前記実測データは、前記測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作のスイッチング周波数と前記電力との関係を示し、
前記推定部は、前記信号の周波数に基づいて前記電力量を推定する
請求項1記載の電源装置。 The switching regulator is a resonance type,
The actual measurement data indicates the relationship between the power and the switching frequency of the switching operation of the measurement switching regulator,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the amount of power based on a frequency of the signal.
請求項1ないし5のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the detection unit detects a signal on a secondary side of a transformer included in the switching regulator as the signal.
交流電力を用いて印刷用紙を加熱する定着器と、
前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するスイッチングレギュレータと、
前記直流電力を消費する直流負荷と、
前記スイッチングレギュレータのスイッチング動作に同期して変化する信号を検知する検知部と、
前記スイッチングレギュレータと同型の測定用スイッチングレギュレータに供給される交流電力と当該測定用スイッチングレギュレータのスイッチング動作との関係の実測データを記憶する記憶部と、
前記スイッチングレギュレータから前記直流負荷へ前記直流電力が出力される状態において、前記実測データと前記検知部によって検知された前記信号とに基づいて、当該スイッチングレギュレータに入力される交流電力の電力量を推定する推定部と、
推定された前記電力量に応じて、前記定着器へ供給する電力を増減する給電制御部と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus operated by power supplied from an AC power source,
A fuser that heats printing paper using AC power;
A switching regulator that converts AC power supplied from the AC power source into DC power;
DC load that consumes the DC power;
A detector that detects a signal that changes in synchronization with the switching operation of the switching regulator;
A storage unit for storing actual measurement data of the relationship between the AC power supplied to the measurement switching regulator of the same type as the switching regulator and the switching operation of the measurement switching regulator;
In the state where the DC power is output from the switching regulator to the DC load, the amount of AC power input to the switching regulator is estimated based on the measured data and the signal detected by the detection unit. An estimator to
An image forming apparatus comprising: a power supply control unit configured to increase or decrease power supplied to the fixing device in accordance with the estimated amount of power.
前記推定部は、前記個体差補正用データに基づいて前記実測データを補正することによって、前記電力量を推定する
請求項7記載の画像形成装置。 The storage unit stores, together with the actual measurement data, individual difference correction data indicating a difference in switching operation characteristics between the switching regulator and the measurement switching regulator,
The image forming apparatus according to claim 7, wherein the estimation unit estimates the power amount by correcting the actual measurement data based on the individual difference correction data.
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