JP2004114319A

JP2004114319A - 電源供給装置

Info

Publication number: JP2004114319A
Application number: JP2002276731A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kobayashi; 小林　勝己
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】省エネモード時、電子デバイスの保証動作電圧の最低値に電圧を落として電子機器の節電を図る。
【解決手段】図示しない電源部から５Ｖ出力が供給され、ロジック回路４ａへ、またレギュレータ１で電圧調整され、３．３Ｖ出力がＲＡＭ／ＲＯＭ４ｂへ、更にレギュレータ２で電圧調整され、２．５Ｖ出力が保証動作電圧２．５ＶのＡＳＩＣコア５等からなるブロック５１、及び保証動作電圧が２．５から１．６５ＶまでのＣＰＵコア７ａ等からなるブロック５３に供給される。省エネモード時、制御信号３１は、レギュレータ２の出力を制御するスイッチ回路１０及びレギュレータ２とブロック５１とを結ぶＦＥＴ９に入力される。よって、ブロック５１への電源は停止され、レギュレータ２は、スイッチ回路１０により出力が調整され、ブロック５３のデバイスの最低動作電圧１．６５を出力する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動作電圧が異なる電子デバイスのブロック毎に電源を供給し、省エネモードの設定により、あるブロックの電源供給を停止したとき、他のブロックの電子デバイスが動作する最低電圧の電源を供給する電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＯＡ機器、コンピュータ等の電気機器は環境にやさしい設計が重要視されており、特に消費エネに対する要求は強い。このため、各電気機器メーカーとも機器を使用していない待機時の電力を極力抑える工夫をした機器の開発設計に努力している。こうした努力は開発機器の価値をあげることにつながり、また企業の社会的責任を果たすものでもある。
【０００３】
従来の印刷装置のプリンタコントローラ等に使用される最も単純な電源供給装置は、コントローラを構成する各電子部品毎にその部品が必要とする値（電圧）の電源を供給する。
先行技術文献ではないが、本発明の前提となる技術について説明する。
図７は、電子部品毎に電源を供給するプリンタコントローラの電源系統の構成図であり、図面を参照して説明すると、プリンタコントローラの主要部４の各種ロジック回路４ａは、５Ｖで駆動するため、図示しない電源調整回路で調整された５Ｖが供給され、ＲＡＭとＲＯＭ４ｂ、及びＣＰＵ　Ｉ／ＯとＡＳＩＣＩ／Ｏ４ｃは、３．３Ｖで駆動するので、５Ｖをレギュレータ１で調整して得た３．３Ｖが供給される。同じようにしてＡＳＩＣコア５及び高速ＬＳＩ６は、レギュレータ２で３．３Ｖを調整した２．５Ｖが供給され、ＣＰＵコア７及び次世代ＬＳＩ８は、レギュレータ３で２．５Ｖを調整した１．６５Ｖが供給される。つまり電子部品毎に部品が必要とする電圧を調整して供給していた。
【０００４】
ところで、電子部品の中には、動作保証電圧の範囲が広い部品がある。またＣＰＵ等の電子部品は開発サイクルが短く、バージョンアップ等が頻繁におこなわれるため、バージョンアップ前に設計したプリント基板にも使用できるようにアッパーコンパチブル（上位互換）の仕様で設計されることが多い。そうすると動作保証電圧も、バージョンアップ前の電圧をサポートする形になり、保証の範囲が広くなる。
【０００５】
例えば、新設計のＣＰＵコア及び次世代ＬＳＩの動作保証電圧が１．６５〜２．５Ｖの範囲であるとする。
図８は、電子部品毎に電源を供給する装置において新設計部品に電源供給する状態を示す図であり、図中、新設計のＣＰＵコア７ａ及び次世代ＬＳＩ８ａは、動作保証電圧が１．６５〜２．５Ｖであるため、レギュレータ２の２．５Ｖラインに接続されることになる。従って、レギュレータ３は不要となり、この分コストダウンが可能となる。
【０００６】
前述のように省エネ策が推進される折り、このような電源供給装置において、待機時に機器に同一電源で動作する電子デバイスの１つのブロックにまとめ、ブロック毎に電源を停止したり、落したりすることが行われる。
図９は、図８の電源供給装置においてブロックを構成し、ブロック毎の電源供給を停止する回路の構成図であり、図中、ＡＳＩＣコア５及び高速ＬＳＩ６のブロック１は、新設計のＣＰＵコア７ａ及び次世代ＬＳＩ８ａのブロック３から切離されて電源の供給が停止されるブロックあり、ＦＥＴ９は、その停止の制御を行う。その動作は、省エネ制御信号によりＦＥＴ９をオンオフ制御することにより、ブロック１への電源供給を停止する。
【０００７】
この電源供給装置について更に検討すると、１．６５Ｖ〜２．５Ｖで動作が保証されているＣＰＵコア７ａと次世代ＬＳＩ８ａのブロック３は、他の２．５Ｖでしか動作が保証されないデバイスのブロックと同じ電源に接続されているため、通常２．５Ｖで動作している。省エネ制御信号によりＦＥＴ９をＯＦＦしてＡＳＩＣコア５と高速ＬＳＩ６のブロック１へのに電源供給を停止した場合、レギュレータ２の出力２．５Ｖは、ＣＰＵコア７ａと次世代ＬＳＩ８ａのブロック３にのみ供給されることになるため、１．６５Ｖの出力で問題なく動作する電子部品の２．５Ｖと１．６５Ｖの差分だけ余計な電圧が印加されていることになる。つまり、その電圧差の分だけ消費電力を下げ得る可能性があることに始めて想到した。
【０００８】
一方、既に知られた画像形成装置において省エネ化を図る発明として、画像形成装置に、出力を停止制御できるクロックと、常時出力しているクロックの２系統を設け、画像形成装置が省エネモード状態にあるときには、省エネモードから正常の作動モードに復帰するとき必要とする最小限の回路のみを常時作動させ、その他の回路は停止させることで消費電力を下げるようにしている（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−６３３６６号公報（段落（００１６））
【００１０】
しかしながら、前記最小限の回路に供給される電力自体は、省エネ対象になっていないため何らの処理も行われておらず、十分な節電が行われないという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事実に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品毎にその電子部品が動作するのに必要な最低電圧で電源を供給し、余分な電源が供給されることがないようにして消費電力を節約することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定の電圧で動作する第１の電子デバイスと前記所定電圧を最高とし所定の電圧範囲内で動作する第２の電子デバイスの各電子デバイス別に電源を供給する電源供給手段と、第１の電子デバイスへの電源供給をオフするための省エネモードを設定する手段と、第１の電子デバイスへの省エネモードの設定に基いて第１の電子デバイスへの電源供給をオフする手段と、前記省エネモードの設定により電源供給がオフすると同時に第２の電子デバイスの電圧範囲の最低電圧の電源を出力するように電源供給手段を制御する手段を備えたことを特徴とする電源供給装置である。
【００１３】
請求項２の発明は、所定の電圧で動作する第１の電子デバイスと、前記所定電圧を最高電圧として所定の電圧範囲内で動作し、前記電圧範囲の最低電圧が異なる複数の第２の電子デバイスであって、第１の電子デバイスに続いて最低電圧が高い方から順番に設置された前記第２の電子デバイスとに電源を供給する手段と、第１及び第２の電子デバイスへの電源供給をそれぞれ異なる省エネモードに応じてオフするための省エネモードを切り換える手段と、前記第１及び第２の省エネモードの切り換えに応じて当該電子デバイスへの電源供給がオフすると同時に当該電子デバイスの次に設置された電子デバイスの最低電圧の電源を出力するように電源供給手段を制御する手段を備えたことを特徴とする電源供給装置である。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の電源供給装置において、前記第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスは、それぞれ単数又は複数の電子デバイスであることを特徴とする電源供給装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るブロック毎に電源を供給するプリンタコントローラの電源系統の構成図であり、図中、スイッチ回路１０は、レギュレータ２の出力電圧を切り換え出力させるためのスイッチ回路である。なお、図９と同じ電子部品には同じ参照番号を付し、重複を避けるため説明は省略する。また、ＡＳＩＣコア５、高速ＬＳＩ６に対し電源供給を停止する省エネ動作モードは、図示しないプリンタの操作部からユーザーが別途設けられた省エネモード設定手段により、エネ省エネモードを設定することによりサポートされるものとする。
【００１６】
まず、省エネモードがサポートされていない動作時は、ＡＳＩＣコア５，高速ＬＳＩ６のブロック１，ＣＰＵコア７ａ，次世代ＬＳＩ８ａのブロック２ともに２．５Ｖが供給されている。その後ブロック１の電源供給を停止する省エネモードに移行すると、図示しない制御手段から省エネ制御信号３１が出力され、ＦＥＴ９に入力されてＦＥＴ９をオフするよう制御し、ブロック１への電源供給を停止する。この時、それまで２．５Ｖが供給されていたラインには１．６５Ｖ〜２．５Ｖの範囲で動作するブロック３のみが接続されていることになる。前記停止と同時に、省エネ制御信号は、スイッチ回路１０にも入力する。
【００１７】
ここで、レギュレータ２は、ＯＰアンプで構成され、出力Ｖａｄｊ端子をもち、出力Ｖａｄｊ端子の状態をみて出力電圧を変更するタイプのレギュレータを使用する。そして省エネ制御信号でＦＥＴ９を制御するのと同時に、スイッチ回路１０で出力Ｖａｄｊ端子への出力を切り替えてレギュレータ２の出力電圧を変更する。本実施形態の場合、ＦＥＴ９を切断するとともにスイッチ回路１０の出力を切り替えレギュレータ２が出力する電圧を２．５Ｖから１．６５Ｖに変更するように出力Ｖａｄｊ端子に出力するスイッチ回路の定数を調整して実現する。
【００１８】
ここで出力電圧可変タイプのレギュレータの原理とスイッチ回路の具体例について説明する。
図２は、一般的な出力電圧可変タイプのレギュレータの出力電圧設定部を示す図である。従って、レギュレータがＯＰアンプで構成される以外は、詳細な構成は省いてある。
図２において、レギュレータ２は、出力Ｖａｄｊ端子にかかる電圧と内部でＯＰアンプがもっているＶｒｅｆ電圧をコンパレートして出力電圧を調節して安定させる。ここで出力Ｖａｄｊ端子にかける電圧を、レギュレータの出力電圧を分圧してフィードバックする形にして設定しているので、出力電圧を可変にすることができる。具体的な出力値Ｖ０の決定は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を次の式１の計算より求めて決める。
【００１９】
Ｖ０＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１・・・・式１
【００２０】
次に、このレギュレータをスイッチ回路で制御する具体例について説明する。図３は、レギュレータをスイッチ回路で制御する回路を示す図であり、前記スイッチ回路１０は、トランジスタ１１と抵抗３により構成する。
図３において、省エネ制御信号により、トランジスタ１１をオンオフすると、分圧比が変わり出力電圧が変わる。即ち、トランジスタ１１がオフのときは、出力電圧Ｖ０は前記式１で決定され、オンのときは、次の式２で決定される。
【００２１】
Ｖ０＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒｘ）／Ｒ１・・・・式２
ただし、Ｒｘ＝（Ｒ２・Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）
【００２２】
なお、トランジスタ１１は、スイッチングデバイスの一般例として記載したが、この部分はＦＥＴ、アナログスイッチ等のスイッチングデバイスいずれかで実現してもよい。出力Ｖａｄｊ端子の設定は、精度が必要となってくる場合もあるので、スイッチングデバイスのＯＮ抵抗値、温度特性等を考慮して最適なデバイスをレギュレータによって選択する必要がある。
【００２３】
そして、低減される電力は、次の式３で求めることができる。
削減される電力（Ｗ）＝｛全デバイスと同時に作動しているときの電圧（Ｖ）−省エネモードによる最小動作電圧（Ｖ）｝×消費電流（Ａ）・・・・式３
【００２４】
本実施形態によれば、省エネモードによる待機時に、ブロック１への電源供給が停止されとき、ブロック３の電子部品には、その部品が動作する最低の電圧１．６５Ｖに切り換えられるので、無駄な電力の消費をなくすることができる。本実施形態の場合、ＣＰＵコア７ａ及び次世代ＬＳＩ７ｂで消費する電流を１Ａとすると、（２．５−１．６５）×１＝０．８５（Ｗ）となる。実際には、省エネモードによる節電電力が電源系統によって積算されることになり全体として相当な節電効果になる。
【００２５】
次に、前記保証動作電圧範囲の電子部品のブロックと異なる保証動作電圧範囲の電子部品のブロックが追加接続されるとき、追加ブロックの節電を行う場合について説明する。
図４は、異なる保証動作電圧範囲の電子部品のブロックを追加して備える電源装置のブロック図であり、図中、ブロック２は、ブロック３の電子デバイス（保証動作電圧範囲１．６５〜２．５Ｖ）と異なる１．８〜２．５Ｖの保証動作電圧範囲のＣＰＵコア７ｂからなるブロックであり、２．５Ｖの電源系統にＦＥＴ１２を介して接続される。なお、ブロック３は、ＣＰＵコア７ｂのみで代表的に記載してある。
ブロック２を省エネ制御するために、図示しないプリンタコントローラの制御部は、省エネ制御信号３２を発信し、これをスイッチ回路１０ａとＦＥＴ１２の入力する。
【００２６】
通常、省エネモードは、各種ロジック４ａ、ＲＡＭ／ＲＯＭ４ｂ等に供給されている電圧の高い方から（この場合は５Ｖ，３．３Ｖ）電源の供給を切りはじめ、順番に２．５Ｖ、１．８Ｖへと電源を落としていくことが多い。つまり、省エネモード１で２．５Ｖの電源を切り、省エネモード２で１．８Ｖの電源を切り、且つ１．６５Ｖに落す。
この動作を省エネモード１→省エネモード２に入るときの順番に従って説明すると、まず省エネモード１に入るときは、図４の制御信号３１でＡＳＩＣコア５，高速ＬＳＩ６のブロック１への供給を切断し、同時にＳＷ回路１０にも制御信号３１を入力する。するとレギュレータ２の出力Ｖａｄｊ端子を１．８Ｖに調整し、１．８Ｖを出力する。この状態ではブロック２及びブロック３は１．８Ｖで動作していることになる。
次にその状態から省エネモード２に入ると、省エネ制御信号３２が発信され、ＦＥＴ１２に入力されるので、ブロック２への電源供給を停止し、同時にスイッチ回路１０にも省エネ制御信号３２が入力されるので、レギュレータ２は出力Ｖａｄｊ端子を１．６５Ｖ用の電位に調整し、１．６５Ｖを出力する。こうして順次電圧を下げて各省エネ動作モードにおける最適な値で動作することとなる。
【００２７】
図５は、レギュレータによる電圧切り換え回路を示す図であり、図中、図３で示したＳＷ回路１０に更にスイッチングトランジスタ１３と抵抗Ｒ４を追加し、抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ４によって決まる分圧比を省エネ制御信号２により制御することで電圧切り換えを実現する。
【００２８】
また本実施形態によれば、２．５Ｖ，１．８Ｖ，１．６５Ｖとそれぞれ異なる保証動作電圧の電子部品のブロック１，２，３が、非省エネモード時、２．５Ｖで動作中、最初の省エネモード１でブロック１を停止すると共に供給電源電圧を１．８Ｖに切り換える。また、次の第２省エネモードで、ブロック２を停止すると共に供給電源電圧を１．６５Ｖに切り換え、ブロック３へ供給するので、高い保証動作電圧から低い電圧のブロックへと供給が停止されると共に、停止されないブロックには当該ブロックの最低電圧が供給され、高い節電効果を得ることができる。
【００２９】
次に、別の省エネモード、例えばブロック１及びブロック３には電源を供給し、ブロック２には供給しないモード（省エネモード３）について説明する。
この場合、ブロック１のデバイスは２．５Ｖで動作するため、レギュレータ２は、２．５Ｖを出力する必要がある。しかし、図４、図５のままの回路では、ブロック２への供給を切断しようと制御信号２を操作した時点で、図５のトランジスタ１３がＯＮされ回路上レギュレータ２の出力は、２．５Ｖ以下になってしまう。
そこで図６のレギュレータによる電圧切り換え回路にゲートを用意する。
図６において、トランジスタ１３の入力にアンドゲート回路１４を設け、制御信号１がアクティブで且つ、制御信号２がアクティブのときのみトランジスタ１３にアクティブな信号を伝達することができるようになる。従って、２．５Ｖを制御する制御信号１をアクティブにしない限り、レギュレータ２の出力は２．５Ｖ以下にできない回路になり、省エネモード３に対応することができる。
【００３０】
前記制御信号１がアクティブでない限り制御信号２はアクティブにしないようにする制御は、前記ゲート回路を設ける代わりにソフトで対処することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１，３に対応する効果：　省エネモードの設定により所定の電子デバイスの電源供給が停止されると共に、残りの他の電子デバイスはその作動電圧の最低電圧で給電されるので、待機時の電力消費を低減させ節電を図ることができる。
請求項２に対応する効果：　省エネレベルの設定に合わせて、最低動作電圧の電子デバイス毎に電源供給が停止されると共に、残りの他の電子デバイスはその作動電圧の最低電圧で給電されるので、きめ細かく待機時の電力消費を低減させ節電を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品毎に電源を供給するプリンタコントローラの電源系統の構成図である。
【図２】一般的な出力電圧可変タイプのレギュレータの出力電圧設定部を示す図である。
【図３】レギュレータをスイッチ回路で制御する回路を示す図である。
【図４】異なる保証動作電圧範囲の電子部品のブロックを追加して備える電源装置のブロック図である。
【図５】レギュレータによる電圧切り換え回路を示す図である。
【図６】ゲート回路を備えたレギュレータによる電圧切り換え回路を示す図である。
【図７】従来の電子部品毎に電源を供給するプリンタコントローラの電源系統の構成図である。
【図８】従来の電子部品毎に電源を供給する装置において新設計部品に電源供給する状態を示す図である。
【図９】図８の電源供給装置において一部ブロックの電源供給を停止する回路の構成図である。
【符号の説明】
１…レギュレータ　　　　　　　　　　　　　　　４…主要回路部
９…ＦＥＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０…スイッチング回路
１１…スイッチングトランジスタ　　　　　　　　３１…制御信号
５１…電子デバイスのブロック

Claims

所定の電圧で動作する第１の電子デバイスと前記所定電圧を最高とし所定の電圧範囲内で動作する第２の電子デバイスの各電子デバイス別に電源を供給する電源供給手段と、
第１の電子デバイスへの電源供給をオフするための省エネモードを設定する手段と、
第１の電子デバイスへの省エネモードの設定に基いて第１の電子デバイスへの電源供給をオフする手段と、
前記省エネモードの設定により電源供給がオフすると同時に第２の電子デバイスの電圧範囲の最低電圧の電源を出力するように電源供給手段を制御する手段
を備えたことを特徴とする電源供給装置。
所定の電圧で動作する第１の電子デバイスと、前記所定電圧を最高電圧として所定の電圧範囲内で動作し、前記電圧範囲の最低電圧が異なる複数の第２の電子デバイスであって、第１の電子デバイスに続いて最低電圧が高い方から順番に設置された前記第２の電子デバイスとに電源を供給する手段と、第１及び第２の電子デバイスへの電源供給をそれぞれ異なる省エネモードに応じてオフするための省エネモードを切り換える手段と、
前記第１及び第２の省エネモードの切り換えに応じて当該電子デバイスへの電源供給がオフすると同時に当該電子デバイスの次に設置された電子デバイスの最低電圧の電源を出力するように電源供給手段を制御する手段
を備えたことを特徴とする電源供給装置。
請求項１又は２記載の電源供給装置において、
前記第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスは、それぞれ単数又は複数の電子デバイスであることを特徴とする電源供給装置。