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技術 電子機器およびそのダミー負荷制御方法

出願人 オムロン株式会社
発明者 国府拓治大西千尋
出願日 2005年6月28日 (15年5ヶ月経過) 出願番号 2005-188434
公開日 2007年1月18日 (13年11ヶ月経過) 公開番号 2007-014058
状態 未査定
技術分野 直流の給配電 DC‐DCコンバータ
主要キーワード 電流最大 電源出力電流 最大負荷電流 可変負荷 可変抵抗値 電源出力電圧 負荷効率 不安定領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年1月18日)のものです。
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図面 (6)

課題

負荷が軽い状態には、ダミー負荷を挿入してスイッチング電源不安定状態を回避し、負荷がダミー負荷より重い状態では、ダミー負荷を削除することによって、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にする電子機器を提供する。

解決手段

電源出力電圧VCのスイッチング電源2と、制御手段3と、ダミー負荷LDと、負荷LRを構成する固定の抵抗値の負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3と、ダミー負荷LD,負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3にそれぞれ直列に接続されたスイッチング素子Qx,スイッチング素子Q1,スイッチング素子Q2,スイッチング素子Q3とを備え、制御手段3により、スイッチング素子Qx,Q1,Q2,Q3のオンオフ制御を行ない、ダミー負荷LD,LR1,LR2,LR3の挿入/削除を行なう。

概要

背景

スイッチング電源を内蔵した電子機器において、無負荷状態軽負荷状態のような負荷電流が少ない場合、スイッチング電源の不安定性を回避するために、ダミー負荷を挿入してダミー負荷電流を流すように構成されたものが知られている。

このような構成により、無負荷状態や軽負荷状態であっても、スイッチング電源の不安定性を回避できるダミー負荷電流を流してスイッチング電源の安定化を図っている。

また、複写機のように、商用電源から直流電源を生成し、モータなどのシステム負荷が接続され、光学ユニットを移動させるための光学モータに大きな電流突入電流)が流れることに伴う、商用電源の電圧変動を防止するようにした例が開示されている(例えば、「特許文献1」参照)。
特開平11−27860号公報(図1、図2参照)

概要

負荷が軽い状態には、ダミー負荷を挿入してスイッチング電源の不安定状態を回避し、負荷がダミー負荷より重い状態では、ダミー負荷を削除することによって、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にする電子機器を提供する。電源出力電圧VCのスイッチング電源2と、制御手段3と、ダミー負荷LDと、負荷LRを構成する固定の抵抗値の負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3と、ダミー負荷LD,負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3にそれぞれ直列に接続されたスイッチング素子Qx,スイッチング素子Q1,スイッチング素子Q2,スイッチング素子Q3とを備え、制御手段3により、スイッチング素子Qx,Q1,Q2,Q3のオンオフ制御を行ない、ダミー負荷LD,LR1,LR2,LR3の挿入/削除を行なう。

目的

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は負荷が軽い状態には、ダミー負荷を挿入してスイッチング電源の不安定状態を回避し、負荷がダミー負荷より重い状態では、ダミー負荷を削除することによって、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にする電子機器を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

スイッチング電源を内蔵し、負荷の状態に応じてダミー負荷の挿入または削除を制御する制御手段を備えた電子機器であって、前記制御手段は、前記負荷が前記ダミー負荷よりも重い場合、前記ダミー負荷を削除するように制御するとともに、前記負荷が前記ダミー負荷よりも軽い場合には、前記ダミー負荷の挿入を継続するように制御することを特徴とする電子機器。

請求項2

前記負荷および前記ダミー負荷は、それぞれスイッチング素子に接続し、前記制御手段は、それぞれスイッチング素子をオン制御またはオフ制御し、前記負荷および前記ダミー負荷を挿入または削除することを特徴とする請求項1記載の電子機器。

請求項3

前記制御手段は、前記スイッチング電源が起動し、出力電圧が安定した状態で、前記ダミー負荷のスイッチング素子をオン制御し、前記ダミー負荷を挿入することを特徴とする請求項2記載の電子機器。

請求項4

スイッチング電源を内蔵し、負荷の状態に応じてダミー負荷の挿入または削除を制御する制御手段を備えた電子機器のダミー負荷制御方法であって、スイッチング電源が起動するステップS1と、ダミー負荷(LD)を挿入するステップS2と、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定するステップS3と、負荷(LR)が挿入された場合には、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較するステップS4と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定するステップS5と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重い場合には、ダミー負荷(LD)を削除するステップS6と、ステップS3において、負荷(LR)が挿入されない場合、およびステップS5において、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽い場合には、ダミー負荷(LD)の挿入を継続するステップS7と、を備えたことを特徴とする電子機器のダミー負荷制御方法。

請求項5

前記電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備えたことを特徴とする請求項4記載の電子機器のダミー負荷制御方法。

技術分野

0001

本発明はスイッチング電源を内蔵し、負荷の状態に応じてダミー負荷の挿入または削除を制御する制御手段を備えた電子機器係り、特に無負荷から軽負荷状態のスイッチング電源の不安定性に対してダミー負荷を挿入して回避するとともに、負荷がダミー負荷よりも重くなった場合には、ダミー負荷を削除することにより、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にする電子機器に関する。

背景技術

0002

スイッチング電源を内蔵した電子機器において、無負荷状態や軽負荷状態のような負荷電流が少ない場合、スイッチング電源の不安定性を回避するために、ダミー負荷を挿入してダミー負荷電流を流すように構成されたものが知られている。

0003

このような構成により、無負荷状態や軽負荷状態であっても、スイッチング電源の不安定性を回避できるダミー負荷電流を流してスイッチング電源の安定化を図っている。

0004

また、複写機のように、商用電源から直流電源を生成し、モータなどのシステム負荷が接続され、光学ユニットを移動させるための光学モータに大きな電流突入電流)が流れることに伴う、商用電源の電圧変動を防止するようにした例が開示されている(例えば、「特許文献1」参照)。
特開平11−27860号公報(図1図2参照)

発明が解決しようとする課題

0005

無負荷状態や軽負荷状態に、ダミー負荷を挿入してダミー負荷電流を流す方式では、負荷の状態に拘わらず、ダミー負荷を挿入した状態にあるので、負荷で消費される電力にダミー負荷で消費される電力が加算されることになり、最大負荷は、ダミー負荷の分だけ少なくなり、負荷効率が低下する課題がある。

0006

また、負荷が重い場合の発熱もダミー負荷による発熱も加わって発熱量が増加する課題もある。

0007

さらに、ダミー負荷のない場合の最大負荷を実現するためには、スイッチング電源の電流容量をダミー負荷電流の分、増加しなければならない。

0008

また、「特許文献1」に開示された装置は、システム負荷に流れる電流に応じてダミー負荷を挿入または除去するが、システム負荷に流れる負荷電流とダミー負荷に流れるダミー負荷電流の和を常にほぼ一定に保つため、突入電流が流れない負荷電流が小さい場合には、ダミー負荷電流を大きくしなければならず、ダミー負荷電流に伴う電力消費が大きくなって、スイッチング電源の安定性を確保する用途には適用できない基本的な課題がある。

0009

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は負荷が軽い状態には、ダミー負荷を挿入してスイッチング電源の不安定状態を回避し、負荷がダミー負荷より重い状態では、ダミー負荷を削除することによって、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にする電子機器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

前記課題を解決するためこの発明に係る電子機器は、スイッチング電源を内蔵し、負荷の状態に応じてダミー負荷の挿入または削除を制御する制御手段を備えた電子機器であって、制御手段は、負荷がダミー負荷よりも重い場合、ダミー負荷を削除するように制御するとともに、負荷がダミー負荷よりも軽い場合には、ダミー負荷の挿入を継続するように制御することを特徴とする。

0011

この発明に係る電子機器における制御手段は、負荷がダミー負荷よりも重い場合、ダミー負荷を削除するように制御するとともに、負荷がダミー負荷よりも軽い場合には、ダミー負荷の挿入を継続するように制御するので、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができる。

0012

また、この発明に係る負荷およびダミー負荷は、それぞれスイッチング素子に接続し、制御手段は、それぞれスイッチング素子をオン制御またはオフ制御し、負荷およびダミー負荷を挿入または削除することを特徴とする。

0013

この発明に係る負荷およびダミー負荷は、それぞれスイッチング素子に接続し、制御手段は、それぞれスイッチング素子をオン制御またはオフ制御し、負荷およびダミー負荷を挿入または削除するので、ダミー負荷の挿入または削除を負荷の状態に応じてスイッチング素子をオンオフすることによって自由に制御することができる。

0014

さらに、この発明に係る制御手段は、スイッチング電源が起動し、出力電圧が安定した状態で、ダミー負荷のスイッチング素子をオン制御し、ダミー負荷を挿入することを特徴とする。

0015

この発明に係る制御手段は、スイッチング電源が起動し、出力電圧が安定した状態で、ダミー負荷のスイッチング素子をオン制御し、ダミー負荷を挿入するので、無負荷の状態からスイッチング電源の安定化を実現することができる。

0016

また、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、スイッチング電源を内蔵し、負荷の状態に応じてダミー負荷の挿入または削除を制御する制御手段を備えた方法であって、スイッチング電源が起動するステップS1と、ダミー負荷(LD)を挿入するステップS2と、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定するステップS3と、負荷(LR)が挿入された場合には、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較するステップS4と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定するステップS5と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重い場合には、ダミー負荷(LD)を削除するステップS6と、ステップS3において、負荷(LR)が挿入されない場合、およびステップS5において、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽い場合には、ダミー負荷(LD)の挿入を継続するステップS7とを備えたことを特徴とする。

0017

この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、スイッチング電源が起動するステップS1と、ダミー負荷(LD)を挿入するステップS2と、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定するステップS3と、負荷(LR)が挿入された場合には、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較するステップS4と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定するステップS5と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重い場合には、ダミー負荷(LD)を削除するステップS6と、ステップS3において、負荷(LR)が挿入されない場合、およびステップS5において、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽い場合には、ダミー負荷(LD)の挿入を継続するステップS7とを備えたので、初期状態でダミー負荷を挿入し、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができる。

0018

さらに、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備えたことを特徴とする。

0019

この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備えので、ダミー負荷(LD)より重い負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入してスイッチング電源の不安定性を回避することができる。

発明の効果

0020

この発明に係る電子機器における制御手段は、負荷がダミー負荷よりも重い場合、ダミー負荷を削除するように制御するとともに、負荷がダミー負荷よりも軽い場合には、ダミー負荷の挿入を継続するように制御するので、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができ、最大負荷までスイッチング電源の電流容量を有効に利用することができる。

0021

また、この発明に係る負荷およびダミー負荷は、それぞれスイッチング素子に接続し、制御手段は、それぞれスイッチング素子をオン制御またはオフ制御し、負荷およびダミー負荷を挿入または削除するので、ダミー負荷の挿入または削除を負荷の状態に応じてスイッチング素子をオン/オフすることによって自由に制御することができ、スイッチング電源を最適な状態に保つことができる。

0022

さらに、この発明に係る制御手段は、スイッチング電源が起動し、出力電圧が安定した状態で、ダミー負荷のスイッチング素子をオン制御し、ダミー負荷を挿入するので、無負荷の状態からスイッチング電源の安定化を実現することができ、無負荷から最大負荷までスイッチング電源を最適に利用することができる。

0023

また、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、スイッチング電源が起動するステップS1と、ダミー負荷(LD)を挿入するステップS2と、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定するステップS3と、負荷(LR)が挿入された場合には、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較するステップS4と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定するステップS5と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重い場合には、ダミー負荷(LD)を削除するステップS6と、ステップS3において、負荷(LR)が挿入されない場合、およびステップS5において、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽い場合には、ダミー負荷(LD)の挿入を継続するステップS7とを備えたので、初期状態でダミー負荷を挿入し、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができ、最大負荷までスイッチング電源を有効に活用することができる。

0024

さらに、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備えので、ダミー負荷(LD)より重い負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入してスイッチング電源の不安定性を回避することができ、負荷条件と無関係にスイッチング電源を安定に動作させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1はこの発明に係る電子機器の一実施の形態スイッチング電源と負荷の関連図である。図1において、電子機器1は、電源出力電圧VCのスイッチング電源2と、制御手段3と、ダミー負荷LDと、負荷LRを構成する固定の抵抗値の負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3と、ダミー負荷LD,負荷LR1,負荷LR2,負荷LR3にそれぞれ直列に接続されたスイッチング素子Qx,スイッチング素子Q1,スイッチング素子Q2,スイッチング素子Q3とを備える。

0026

制御手段3は、マイクロプロセッサメモリなどで構成し、スイッチング電源2が起動し、電源出力電圧VCが供給されると、パワーオンリセットなどにより制御を開始し、予めメモリに記憶されたデータに基づいてスイッチング素子Qx,Q1,Q2およびQ3のオン/オフのシーケンス動作を制御することにより、ダミー負荷LD、負荷LR1、負荷LR2および負荷LR3の挿入および削除の実行を制御する。

0027

制御手段3は、最初に、スイッチング素子Qxをオン制御し、ダミー負荷LDを電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入し、ダミー負荷LDにダミー負荷電流IDを流す制御を実行する。なお、ダミー負荷LDは、ダミー負荷電流IDをスイッチング電源2の不安定領域外となるようような抵抗値に設定する。

0028

次に、制御手段3は、スイッチング素子Q1をオン制御し、負荷LR1を電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入(LR=LR1)し、負荷LR1に負荷電流I1を流す制御を実行する。

0029

また、制御手段3は、負荷電流I1とダミー負荷電流IDを比較し、負荷電流I1がダミー負荷電流IDを下回る場合(I1<ID)には、スイッチング素子Qxのオン制御を継続する。このとき、スイッチング電源2から供給される電源出力電流IOは、ダミー負荷電流IDと負荷電流I1の和(IO=ID+I1)となる。

0030

一方、制御手段3は、負荷電流I1とダミー負荷電流IDを比較し、負荷電流I1がダミー負荷電流IDを越える場合(I1>ID)には、スイッチング素子Qxをオフ制御し、ダミー負荷LDを電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間から削除する制御を実行する。このとき、スイッチング電源2から供給される電源出力電流IOは、負荷電流I1と等しくなる(IO=I1)。

0031

続いて、制御手段3は、スイッチング素子Q2をオン制御し、負荷LR2を電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入(1/LR=1/LR1+1/LR2)し、負荷LR2に負荷電流I2を流す制御を実行する。

0032

制御手段3は、負荷電流I2が流れたとき、電源出力電流IO=ID+I1(ID>I1)の場合、ダミー負荷電流IDと、負荷電流I1と負荷電流I2の和(=I1+I2)を比較し、ダミー負荷電流IDが負荷電流(=I1+I2)を越える場合(ID>I1+I2)には、スイッチング素子Qxのオン制御を継続する。このとき、スイッチング電源2から供給される電源出力電流IOは、ダミー負荷電流IDと、負荷電流I1と、負荷電流I2の和(IO=ID+I1+I2)となる。

0033

一方、負荷電流I2が流れたとき、電源出力電流IO=I1(ID<I1)の場合、このとき、電源出力電流IOは、負荷電流I1と負荷電流I2の和(IO=I1+I2)となる。

0034

また、制御手段3は、スイッチング素子Q3をオン制御し、負荷LR3を電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入(1/LR=1/LR1+1/LR2+1/LR3)し、負荷LR3に負荷電流I3を流す制御を実行する。このとき、スイッチング電源2から供給される電源出力電流IOは、負荷電流I1と、負荷電流I2と、負荷電流I3の和(IO=I1+I2+I3)となる。

0035

さらに、制御手段3は、スイッチング素子Q3→Q2→Q1をオフ制御して電源出力電流IOを(IO=I1+I2+I3)→(IO=I1+I2)→(IO=I1)へと減少させるとき、電源出力電流IOがダミー負荷電流IDを下回る場合(IO<ID)には、スイッチング素子Qxをオン制御してダミー負荷LDを電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入し、ダミー負荷LDにダミー負荷電流IDを流す制御を実行する。

0036

つまり、制御手段3は、無負荷および負荷LRがダミー負荷LDよりも軽い場合、スイッチング素子Qxをオン制御してダミー負荷電流IDを流し、負荷電流I1,I2,I3がダミー負荷電流IDよりも多くなった場合には、スイッチング素子Qxをオフ制御してダミー負荷電流IDを停止することにより、スイッチング電源2の電源出力電流IOを常にダミー負荷電流ID以上(IO>ID)に保ち、無負荷および軽負荷に伴うスイッチング電源2の不安定性を回避する。

0037

なお、本実施の形態では、スイッチング素子Qx,Q1,Q2,Q3をトランジスタで構成したが、FET電界効果トランジスタ)で構成してもよい。また、負荷を負荷LR1〜負荷LR3の3個で構成したが、4個以上であってもよい。

0038

図2はこの発明に係るスイッチング電源の一実施の形態負荷状態−電源出力電流特性図である。なお、負荷条件として、1)負荷LR1、負荷LR2および負荷LR3は、一定値の定負荷、2)ダミー負荷電流IDは、負荷電流I1よりも大きい(ID>I1)、3)ダミー負荷電流IDは、負荷電流I2よりも小さい(ID<I2)、4)負荷電流I1+負荷電流I2+負荷電流I3=最大負荷電流IL(電流最大定格IMAX)とする。

0039

図2において、無負荷状態では、スイッチング電源2の無負荷(電源出力電流IO=0)および軽負荷(電源出力電流IO<ダミー負荷電流ID)に起因する不安定領域(破線円形表示のスイッチング電源不安定領域)を回避するため、ダミー負荷LDを挿入してダミー負荷電流IDを流す。

0040

次に、負荷LR1を挿入して負荷電流I1を流すと、負荷電流I1がダミー負荷電流IDを下回る(ID>I1)のため、ダミー負荷LDの挿入を継続して、負荷電流I1+ダミー負荷電流IDの電源出力電流IO(=I1+ID)を流す。

0041

続いて、負荷LR2を挿入して負荷電流I2を流すと、負荷電流I1と負荷電流I2の和(=I1+I2)がダミー負荷電流IDを越える(I1+I2>ID)ため、ダミー負荷LDを削除して負荷電流I1と負荷電流I2の和(=I1+I2)の電源出力電流IOを流す。

0042

さらに、負荷LR3を挿入して負荷電流I3を流すと、電源出力電流IOが負荷電流I1と負荷電流I2と負荷電流I3の和(=I1+I2+I3)となり、電流最大定格IMAXの最大負荷電流ILを流すことができる。

0043

逆に、負荷LR3→負荷LR2→負荷LR1の順に負荷を削除していくと、負荷LR2を削除した時点で、負荷電流I1がダミー負荷電流IDを下回って(I1<ID)となり、ダミー負荷LDが挿入されることになる。

0044

このように、この発明に係る制御手段3は、スイッチング電源2が起動し、出力電圧(電源出力電圧VC)が安定した状態で、ダミー負荷LDのスイッチング素子Qxをオン制御し、ダミー負荷LDを挿入するので、無負荷の状態からスイッチング電源2の安定化を実現することができ、無負荷から最大負荷までスイッチング電源を最適に利用することができる。

0045

また、この発明に係る負荷LR1,LR2,LR3およびダミー負荷LDは、それぞれスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Qxに接続し、制御手段3は、それぞれスイッチング素子Qx,Q1,Q2,Q3をオン制御またはオフ制御し、負荷LR1,LR2,LR3およびダミー負荷LDを挿入または削除するので、ダミー負荷LDの挿入または削除を負荷LR1,LR2,LR3の状態に応じてスイッチング素子Qx,Q1,Q2,Q3をオン/オフすることによって自由に制御することができ、スイッチング電源を最適な状態に保つことができる。

0046

図3はこの発明に係る電子機器の別実施の形態スイッチング電源と負荷の関連図である。図3において、電子機器4は、電源出力電圧VCのスイッチング電源2と、制御手段5と、ダミー負荷LDと、負荷LRを構成する可変抵抗値可変負荷LVと、ダミー負荷LD,可変負荷LVにそれぞれ直列に接続されたスイッチング素子Qx,スイッチング素子Qとを備える。なお、電子機器4は、負荷LR1,LR2,LR3に代えて可変負荷LVと、制御手段3に代えて可変信号SVRを出力する制御手段5を備えた点が図1に示す電子機器1と異なる。

0047

制御手段5は、マイクロプロセッサやメモリなどで構成し、スイッチング電源2が起動し、電源出力電圧VCが供給されると、パワーオンリセットなどにより制御を開始し、予めメモリに記憶されたデータに基づいてスイッチング素子QxおよびQのオン/オフのシーケンス動作を制御することにより、ダミー負荷LDおよび可変負荷LVの挿入および削除を実行する。

0048

また、制御手段5は、可変信号SVRを可変負荷LVに供給し、可変負荷LVの抵抗値を軽負荷から最大負荷まで変化する。

0049

制御手段5は、最初に、スイッチング素子Qxをオン制御し、ダミー負荷LDを電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入し、ダミー負荷LDにダミー負荷電流IDを流す制御を実行する。なお、ダミー負荷LDは、ダミー負荷電流IDをスイッチング電源2の不安定領域外(破線円形表示のスイッチング電源不安定領域)となるような抵抗値に設定する。

0050

次に、制御手段5は、スイッチング素子Qをオン制御し、可変負荷LVを電源出力電圧VCのプラス(+)−マイナス(−)間に挿入し、可変信号SVRを可変負荷LVに供給して可変負荷LVの抵抗値を変化させ、可変の負荷電流IZを可変負荷LVに流す。

0051

続いて、制御手段5は、可変負荷LVに流れる負荷電流IZとダミー負荷電流IDを比較し、負荷電流IZがダミー負荷電流IDを下回る場合(IZ<ID)、スイッチング素子Qxのオン制御を継続する。このとき、スイッチング電源2の電源出力電流IOは、負荷電流IZとダミー負荷電流IDの和(=IZ+ID)となる。

0052

一方、制御手段5は、可変負荷LVに流れる負荷電流IZとダミー負荷電流IDを比較し、負荷電流IZがダミー負荷電流IDを越える場合(IZ>ID)には、スイッチング素子Qxをオフ制御し、ダミー負荷LDを削除して可変負荷LVのみを駆動する制御を実行する。このとき、スイッチング電源2の電源出力電流IOは、負荷電流IZと等しくなり(IO=IZ)、この状態は可変負荷LVが最大負荷になる(電流最大定格IMAX)まで続く。

0053

なお、本実施の形態では、スイッチング素子Qx,Qをトランジスタで構成したが、FET(電界効果トランジスタ)で構成してもよい。

0054

図4はこの発明に係るスイッチング電源の別実施の形態負荷状態−電源出力電流特性図である。なお、負荷条件として、1)可変負荷LVはリニアに変化、2)負荷電流IZは0〜最大値(電流最大定格IMAX)まで変化するものとする。

0055

図4において、無負荷状態では、スイッチング電源2の無負荷(電源出力電流IO=0)および軽負荷(電源出力電流IO<ダミー負荷電流ID)に起因する不安定領域(破線円形表示のスイッチング電源不安定領域)を回避するダミー負荷LDを挿入してダミー負荷電流IDを流す。

0056

次に、可変負荷LVを挿入してリニアに増加する負荷電流IZを流すと、負荷電流IZがダミー負荷電流IDを下回る(ID>IZ)領域では、ダミー負荷LDの挿入を継続して、ダミー負荷電流ID+負荷電流IZの電源出力電流IO(=IZ+ID)を流す。

0057

負荷電流IZがダミー負荷電流IDを越える(IZ>ID)領域では、ダミー負荷LDを削除して、負荷電流IZと等しい電源出力電流IO(=IZ)を流す。

0058

この状態は、負荷電流IZが電流最大定格IMAX(IZ=IMAX)となるまで、リニアに増加することになり、ダミー負荷LDを削除しない状態(電流最大定格IMAX+ダミー負荷電流ID:破線表示の電源出力電流IO)と比較して、ダミー負荷電流IDだけ少ない電源出力電流IOで負荷電流IZの最大値(電流最大定格IMAX)まで流すことができる。

0059

以上説明したように、この発明に係る電子機器における制御手段3,5は、負荷LR1,LR2,LR3,可変負荷LVがダミー負荷LDよりも重い場合、ダミー負荷LDを削除するように制御するとともに、負荷LR1,LR2,LR3,可変負荷LVがダミー負荷LDよりも軽い場合には、ダミー負荷LDの挿入を継続するように制御するので、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができ、最大負荷までスイッチング電源の電流容量を有効に利用することができる。

0060

次に、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法について説明する。図5はこの発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法の一実施の形態動作フロー図である。なお、動作フローは、図1に示す制御手段3が実行する。

0061

図5において、ステップS1では、スイッチング電源が起動する。

0062

ステップS2では、ダミー負荷(LD)を挿入する。

0063

ステップS3では、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定し、挿入された場合にはステップS4に移行する。一方、挿入されない場合にはステップS7に移行する。

0064

ステップS4では、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較する。

0065

ステップS5では、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定し、重い場合にはステップS6に移行する。一方、軽い場合にはステップS7に移行する。

0066

ステップS6では、ダミー負荷(LD)を削除する。

0067

ステップS7では、ダミー負荷(LD)の挿入を継続する。

0068

このように、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、スイッチング電源が起動するステップS1と、ダミー負荷(LD)を挿入するステップS2と、負荷(LR)が挿入されたか否かを判定するステップS3と、負荷(LR)が挿入された場合には、負荷(LR)とダミー負荷(LD)を比較するステップS4と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重いか否かを判定するステップS5と、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも重い場合には、ダミー負荷(LD)を削除するステップS6と、ステップS3において、負荷(LR)が挿入されない場合、およびステップS5において、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽い場合には、ダミー負荷(LD)の挿入を継続するステップS7とを備えたので、初期状態でダミー負荷を挿入し、軽負荷に伴うスイッチング電源の不安定状態を回避するとともに、負荷がダミー負荷より大きくなるとダミー負荷を削除し、負荷の大小に拘わらずスイッチング電源を安定化させることができ、最大負荷までスイッチング電源を有効に活用することができる。

0069

また、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備える。

0070

このように、この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法は、ダミー負荷(LD)よりも重い負荷(LR)を駆動中に、負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入するステップを備えので、ダミー負荷(LD)より重い負荷(LR)がダミー負荷(LD)よりも軽くなった場合には、ダミー負荷(LD)を挿入してスイッチング電源の不安定性を回避することができ、負荷条件と無関係にスイッチング電源を安定に動作させることができる。

0071

本発明に係る電子機器は、負荷が軽い状態には、ダミー負荷を挿入してスイッチング電源の不安定状態を回避し、負荷がダミー負荷より重い状態では、ダミー負荷を削除することによって、負荷をスイッチング電源の電流最大定格(電流容量)まで駆動可能にすることができ、スイッチング電源を内蔵したあらゆる電子機器に適用することができる。

図面の簡単な説明

0072

この発明に係る電子機器の一実施の形態スイッチング電源と負荷の関連図
この発明に係るスイッチング電源の一実施の形態負荷状態−電源出力電流特性図
この発明に係る電子機器の別実施の形態スイッチング電源と負荷の関連図
この発明に係るスイッチング電源の別実施の形態負荷状態−電源出力電流特性図
この発明に係る電子機器のダミー負荷制御方法の一実施の形態動作フロー図

符号の説明

0073

1,4電子機器
2スイッチング電源
3,5 制御手段
Qx,Q1,Q2,Q3,Qスイッチング素子
ベース抵抗
VC電源出力電圧
LDダミー負荷
LR,LR1,LR2,LR3負荷
LV可変負荷
IO電源出力電流
IDダミー負荷電流
IZ,I1,I2,I3負荷電流
IL最大負荷電流(=I1+I2+I3)
IMAX電流最大定格
SVR可変信号

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