JP3927524B2 - パワーサプライの制御方法，制御装置，及び制御回路 - Google Patents

Description

本発明は，ホストによる電子機器上のパワーサプライの制御方法，制御装置，及び制御回路に関する。

一般にホストに連結された電子機器は，電源オンの状態で使用者の指示によって要求された事項を行う場合にのみ時折駆動され，使用していない場合にも，電源は，常にオン状態に保たれる場合が多い。例えば，コンピュータに連結されたプリンタは，電源がオンの状態で使用者の要求によって印刷物を出力し，印刷動作を行っていない場合にも，電源がオン状態を保つ。

また，従来のプリンタでは，電源をオフさせてもプリンタの全ての電源がオフされるものではなく，一部または全体システムには，電源を供給し続ける。したがって，電子機器が動作されていない場合にも無駄に電源が浪費される問題点があり，電子機器のパワーサプライをホストで制御するための装置が要求される。パワーサプライのうち，電源スイッチング部を備えているものをスイッチングモードパワーサプライ（ＳＭＰＳ：Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）と称する。

このＳＭＰＳは，ダイオード及び電解コンデンサを用いて交流電源を整流及び平滑化して直流にし，これを変圧器の１次側に印加して電源を変換し，このように変換された電源に対して，変圧器の２次側で再び平滑回路を経て所望の直流電源を得る（例えば，特許文献１参照）。

特開平６−１８９５３４号公報

しかし，このようにホストにより電源供給が制御される電源スイッチング部を含むパワーサプライが電子機器に電源を供給している最中に電源コードが抜けてしまう場合や，急な停電などにより電源供給が遮断される場合には，電解コンデンサに充電されていた電荷が電解コンデンサに連結された抵抗を通じて放電される。

電解コンデンサに充電された電荷の放電には，約数分から数十分がかかる。しかし，電解コンデンサに充電された電荷が完全に放電される前に，電源が供給されない状態で電源スイッチング部を駆動させる信号（例えば，コンピュータからプリンタに印刷データが入力された場合，または使用者が電源供給のための選択スイッチをオンさせた場合）が印加されれば，パワーサプライは，電解コンデンサから放電される電荷に対して瞬時に電源供給源から供給され整流及び平滑化された電源であると認識して電子機器に直流電源を供給しようとするが，整流及び平滑化された電源が供給され続けないために電子機器動作にエラーを誘発すると言う問題があった。

本発明は，従来のホストによる電子機器上のパワーサプライ制御が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ホストで制御されるパワーサプライを備えた電子機器において，電源供給が遮断された状態で電源スイッチング部を駆動させる信号が印加されても電子機器のエラー発生を防止することの可能な，新規かつ改良されたホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法及びこのパワーサプライ制御方法を行うホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，電子機器と連結されたホストにより電子機器上の電源スイッチング部を含むパワーサプライの制御方法において，受信した交流電源を電源スイッチング部に伝送すると同時に直流電源に変換する工程と，電子機器に直流電源の供給が要求されるかを判断する工程と，及び直流電源の供給が要求されると判断されれば伝送された交流電源で電源スイッチング部を駆動させる工程と，を含むことを特徴とする，パワーサプライの制御方法が提供される。

また，上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，電子機器と連結されたホストにより電子機器上の電源スイッチング部を含むパワーサプライの制御装置において，受信された交流電源を直流電源に変換させて平滑化する電源整流部と，交流電源に駆動して電子機器に直流電源の供給をスイッチングする電源スイッチング部と，交流電源を入力されて電源スイッチング部に出力する交流電源連結部と，及び電源スイッチング部の駆動を制御する電源供給制御部と，を備えることを特徴とする，パワーサプライの制御装置が提供される。

さらに，上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，電子機器と連結されたホストにより電子機器上の電源スイッチング回路を含むパワーサプライの制御回路において，受信された交流電源を直流電源に変換させて平滑化する電源整流回路と，交流電源に駆動して電子機器に直流電源の供給をスイッチングする電源スイッチング回路と，交流電源を入力されて電源スイッチング部に出力する交流電源連結回路と，電源スイッチング回路の駆動を制御する電源供給制御回路と，を備えることを特徴とする，パワーサプライの制御回路が提供される。

以上述べたように，本発明のホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法及び装置は，ホストにより制御されるパワーサプライを備えた電子機器において交流電源供給源から電源供給が遮断された後に電源供給なく直ちに電源スイッチング部が駆動されるとしても，電解コンデンサに充電された電荷の放電を遮断して電子機器のエラー発生を防止しうる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は，本発明の第１の実施の形態に係るホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法を説明するためのフローチャートであって，受信された交流電源を直流電源に変換すると同時に交流電源を電源スイッチング部に伝送して電源スイッチング部を駆動させる各工程（工程１０〜工程１４）よりなる。

まず，受信された交流電源を電源スイッチング部に伝送すると同時に直流電源に変換する（工程１０）。交流電源として１１０［Ｖ］や２２０［Ｖ］の商用電源を入力される。交流電源が電子機器に使われるためには，直流に変換されなければならないが，単に電源スイッチング部に備えられた周波数幅変調集積回路（ＰＷＭ−ＩＣ：ｐｕｌｓｅ
ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を駆動させるためなら，直流ではない交流電源だけでも可能である。したがって，受信された交流電源を整流されていない状態で電源スイッチング部内の周波数幅変調集積回路に伝送する。

一方，交流電源を電源スイッチング部に伝送すると同時に，交流電源を直流電源に変換する。交流電源がダイオードを経ながら整流され，電解コンデンサにより平滑化されて直流電源に変換される。このように整流され，平滑化された電源は，変圧器を経て実質的に電気器具に使われる電源に変換される。

図１に示されたように，工程１０後に，電子機器に直流電源の供給が要求されるかを判断する（工程１２）。例えば，コンピュータ（ホスト）から印刷のためのデータが受信されたか，またはコンピュータがオフされたかを判断する。もし，電子機器に直流電源の供給が要求されていないと判断されれば，電子機器に直流電源の供給が要求されるかを判断し続ける。

しかし，電子機器に直流電源の供給が要求されると判断されれば，伝送された交流電源に電源スイッチング部を駆動させる（工程１４）。電源スイッチング部の周波数幅変調集積回路は，伝送された交流電源により駆動して前述した工程１０で整流された電源をパワーサプライの２次側に伝送させる。

以下，前述した本発明の第１の実施の形態に関するホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法を行うホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置の構成及び動作を，以下に添付した図面に基づいて次の通り説明する。

図２は，図１に示されたホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法を行う本発明の第１の実施の形態に係るホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置のブロック図であって，交流電源連結部１００，電源整流部１２０，電源供給制御部１４０及び電源スイッチング部１６０で構成される。

図３は，図２に示されたホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置のうち交流電源連結部１００，電源整流部１２０，及び電源スイッチング部１６０が備えられたパワーサプライ１次側回路図の一実施例である。

上記の工程１０を行うために，交流電源連結部１００は，交流電源を受信され，受信された交流電源を電源スイッチング部１６０に出力する。図２に示された交流電源連結部１００は，商用電源として使われる交流電源を入力端子ＩＮ１を通じて受信し，受信された交流電源を出力する。

図３に示されたように，交流電源連結部１００は，交流電源供給源ＡＣからノード１を通じて交流電源を入力され，交流電源連結部１００に備えられた抵抗Ｒ１を経て電源スイッチング部１６０と連結されたノード２に交流電源を伝送する。ノード１は，交流電源が受信される回路線上に備えられており，ノード２は，電源スイッチング部１２０に印加される回路線上に備えられている。

また，上記の工程１０を行うために，電源整流部１２０は，受信された交流電源を直流電源に変換し，変換された直流電源を変圧器Ｔに伝送する。図２に示された電源整流部１２０は，入力端子ＩＮ１を通じて入力された交流電源を整流及び平滑化して出力端子ＯＵＴ１を通じて変圧器Ｔに伝送する。

図３に示されたように，電源整流部１２０は交流電源供給源ＡＣから交流電源を伝送されてダイオードＤ_１により順方向の電流は，通過させ，逆方向の電流は，遮断することによって電源を整流し，整流された電源に残っている脈流を，電解コンデンサＣ_１を用いて除去し（この動作を平滑化と称する。），平滑化された直流電源を出力する。

一方，電源整流部１２０は，従来と異なり，その内部に備えられている電解コンデンサＣ_１の放電線路が開放されている。したがって，パワーサプライがオフされても電解コンデンサＣ_１の放電線路が遮断されたために，電源の平滑化のために電解コンデンサＣ_１に充電されている電荷が任意に放電されることを防止する。

従来には，電源スイッチング部１６０に電源を供給して電源スイッチング部１６０を駆動するために，電解コンデンサＣ_１を電源スイッチング部１６０と連結させた。しかし，本発明の本実施の形態では，電解コンデンサＣ_１と電源スイッチング部１６０との連結を切ることによって，電源供給が遮断された状態で電源スイッチをオンさせたとしても，電解コンデンサＣ_１に充電された電荷が放電されないために，従来の電解コンデンサＣ１の放電により生じる電子器具のエラーを防止しうる。

上記の工程１２を行うために，電源供給制御部１４０は，電源スイッチング部１６０の駆動を制御する。図２に示された電源供給制御部１４０は，入力端子ＩＮ２を通じて電子機器と連結されたホスト（図示せず）からパワーサプライの制御要求信号を入力され，この信号によって，パワーサプライ１次側に備えられた電源スイッチング部１６０を制御する信号を出力する。

例えば，コンピュータ（ホスト）と連結されたプリンタ（電子機器）に内蔵されたパワーサプライを制御しようとする時，電源供給制御部１４０がコンピュータから印刷データを伝送されれば，電源供給制御部１４０は，プリンタに電源を供給することを指令する信号と認識する。これにより，電源供給制御部１４０は，電源スイッチング部１６０を駆動させる信号を電源スイッチング部１６０に伝送する。もし，電源供給制御部１４０がコンピュータから印刷データを一定時間が過ぎても伝送されていないか，コンピュータがオン状態からオフ状態になる場合には，電源供給制御部１４０は，プリンタに電源供給を遮断することを指令する信号として認識する。これにより，電源供給制御部１４０は，電源スイッチング部１６０の駆動を停止させる信号を電源スイッチング部１６０に伝送する。

電源供給制御部１４０は，ホストから別途に伝送された電源で駆動することが望ましい。ホストからＶＢＵＳラインを通じて供給された電源（例えば，＋５［Ｖ］電圧）がＤＣ／ＤＣコンバーター（図示せず）により論理電圧（例えば，＋３．３Ｖまたは＋２．５Ｖ）に変換されて電源供給制御部１４０に印加される。したがって，電源供給制御部１４０は，電子機器のパワーサプライから供給される電源の遮断の如何に関係なく電源スイッチング部１６０を制御できる。

上記の工程１４を行うために，電源スイッチング部１６０は，交流電源に駆動して電子機器に直流電源の供給をスイッチングする。図２に示された電源スイッチング部１６０は，電源供給制御部１４０から電子機器の電源供給に関する制御信号を伝送され，交流電源連結部１００から伝送された交流電源により駆動し，電源整流部１２０で整流された直流電源供給に関するスイッチングした結果を，出力端子ＯＵＴ２を通じて出力する。

図３に示されたように，電源スイッチング部１６０は，整流される前の交流電源を伝送されても電源供給制御部１４０から電源スイッチング部１６０を駆動することを指令する信号を入力されていなければ，この状態では電源スイッチング部１６０の内部に備えられたＰＷＭ−ＩＣ１６５が起動電源を印加されられないので，上記の工程１０で整流された直流電流は，電子機器に供給されない。

例えば，コンピュータで印刷データがプリンタに伝送されて，電源供給制御部１４０が電源スイッチング部１６０を駆動することを指令する信号を出力すれば，この信号により電源スイッチング部１６０の内部に備えられたフォトカップラＰＣ１のフォトトランジスタが動作してＰＮＰトランジスタＱ_１のベースを‘ロー’状態にする。したがって，ＰＮＰトランジスタＱ_１の特性によってコレクタとエミッタとの間が導通（ｏｎ）状態になって，交流電源連結部１００から伝送された交流電源がＰＷＭ−ＩＣ１６５の動作電源として用いられる。ＰＷＭ−ＩＣ１６５の動作により，電界効果トランジスタＦＥＴは，スイッチングしてパワーサプライ１次側の電源を２次側に誘起させる。これにより，プリンタには，最終的に論理電源＋５Ｖ及び駆動電源＋３０Ｖが供給される。

また，前述した電源供給制御部１４０による制御信号ではない，使用者が電源供給を選択できる選択スイッチＳ／Ｗを押して電源供給のためのスイッチング信号を入力する場合にも同様にＰＮＰトランジスタＱ_１のコレクタとエミッタとの間が導通状態になってＰＷＭ−ＩＣ１６５の動作によりプリンタに電源が供給される。

一方，プリンタの印刷動作が終了し，一定の時間が経過した後にも所定の印刷データがコンピュータからプリンタに伝送されない場合や，コンピュータの電源がオフされた場合に，電源スイッチング部１６０は電源供給制御部１４０から電源スイッチング部１６０の駆動を停止することを指令する信号を伝送され，この信号により電源スイッチング部１６０のフォトカップラＰＣ２が動作してＰＷＭ−ＩＣ１６５を起動させる電源を周波数幅変調イネーブル端子にバイパスさせる。ＰＷＭ−ＩＣ１６５の起動電源が遮断されることによって，電界効果トランジスタＦＥＴのスイッチングが中止されてパワーサプライ２次側に直流電源が伝達されない。したがって，プリンタには，直流電源が供給されない。

また，使用者が選択スイッチＳ／Ｗを押して電源遮断のためのスイッチング信号を入力する場合にも同様にフォトカップラＰＣ２が動作することによって，プリンタには直流電源が供給されない。

従来におけるＰＷＭ−ＩＣ１６５は，整流及び平滑化された直流電源を用いて駆動した。しかし，本発明の本実施の形態では，図２及び図３において示されたように交流電源によりＰＷＭ−ＩＣ１６５が駆動される。したがって，電源供給が遮断された状態でホストから電子機器の制御に関する信号が電子機器に伝送（例えば，コンピュータにおいて印刷データがプリンタに入力されること）されるか，または使用者が選択スイッチを押すことによって電源スイッチング部１６０が駆動されるとしても電解コンデンサの放電線路が遮断されているので電子機器のエラーを防止する。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，ホストによる電子機器上のパワーサプライの制御に適用可能であり，特にホストにおける電源供給の制御による電子機器上のエラーを防止するための方法及び装置に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示されたホストによる電子機器上のパワーサプライ制御方法を行う，同実施の形態に係るホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置の一実施例を説明するためのブロック図である。 図２に示されたホストによる電子機器上のパワーサプライ制御装置のうち交流電源連結部，電源整流部及び電源スイッチング部が備えられたパワーサプライ１次側回路図の一実施例である。

符号の説明

１００ 交流電源連結部
１２０ 電源整流部
１４０ 電源供給制御部
１６０ 電源スイッチング部
１６５ 周波数幅変調集積回路（ＰＷＭ−ＩＣ）

Claims (6)

1. 電子機器と連結されたホストにより前記電子機器上の電源スイッチング部を含むパワーサプライの制御装置において，
   交流電源を直流電源に整流して平滑化する電源整流部と，
   前記交流電源により駆動され前記電子機器への前記直流電源の供給をスイッチングする電源スイッチング部と，
   前記交流電源を前記電源スイッチング部に連結する交流電源連結部と，
   前記電源スイッチング部の駆動を制御する電源供給制御部と，を備え，
   前記電源整流部は，整流された電源を平滑化する電解コンデンサを含み、
   前記電源スイッチング部は、
   前記ホストからの信号により動作する前記電源供給制御部が出力する前記電源スイッチング部を駆動することを指令する信号により動作するフォトカップラと、
   前記フォトカップラのフォトトランジスタが動作して導通状態となるトランジスタと、
   前記トランジスタが導通状態になって、前記交流電源連結部から伝送された交流電源が動作電源として用いられるＰＷＭ−ＩＣと、
   前記ＰＷＭ−ＩＣの動作によりスイッチングして、パワーサプライ電源を誘起させる電界効果トランジスタと、
   を備えたことを特徴とする、パワーサプライの制御装置。
2. 前記交流電源連結部は，
   交流電源供給ソースに連結された第１ノードと，
   電源スイッチング部に連結された第２ノードと，
   前記第１ノードと前記第２ノード間の抵抗を備え，
   前記第１ノードを経て前記交流電源供給ソースから交流電源を提供され，前記第２ノードに前記抵抗を経て前記交流電源を伝送することを特徴とする，請求項１に記載のパワーサプライの制御装置。
3. 前記電源整流部は，
   前記第１ノードを経て提供された前記交流電源を整流するダイオードと，整流された電源を提供されて変圧器に直流電源を出力する電解コンデンサを備えることを特徴とする，請求項１に記載のパワーサプライの制御装置。
4. 前記電源供給制御部は，
   前記電源供給制御部が前記ホストから所定の時間間隔内で前記電子機器に直流電源を提供することを指令する要求を受けない時，前記電源スイッチング部の動作を中止することを指令する信号を伝送することを特徴とする，請求項１に記載のパワーサプライの制御装置。
5. 前記電源スイッチング部は，
   パルス幅変調増幅回路を含むことを特徴とする，請求項１に記載のパワーサプライの制御装置。
6. 電子機器と連結されたホストにより前記電子機器上の電源スイッチング回路を含むパワーサプライの制御回路において，
   交流電源を直流電源に整流して平滑化する電源整流回路と，
   前記交流電源により駆動され前記電子機器への前記直流電源の供給をスイッチングする電源スイッチング回路と，
   前記交流電源を前記電源スイッチング回路に連結する交流電源連結回路と，
   前記電源スイッチング回路の駆動を制御する電源供給制御回路と，を備え，
   前記電源整流回路は，整流された電源を平滑化する電解コンデンサを含み、
   前記電源スイッチング回路は、
   前記ホストからの信号により動作する前記電源供給制御回路が出力する前記電源スイッチング回路を駆動することを指令する信号により動作するフォトカップラと、
   前記フォトカップラのフォトトランジスタが動作して導通状態となるトランジスタと、
   前記トランジスタが導通状態になって、前記交流電源連結回路から伝送された交流電源が動作電源として用いられるＰＷＭ−ＩＣと、
   前記ＰＷＭ−ＩＣの動作によりスイッチングして、パワーサプライ電源を誘起させる電界効果トランジスタと、
   を備えたことを特徴とする，パワーサプライの制御回路。

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