JP2014079083A - スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一次側に一次巻線を有し、一次側と二次側が絶縁されたトランスと、トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動することによりトランスの一次側に流れる電流に応じた電圧を検出する電流検出手段と、二次側に出力される電圧に応じた電圧を一次側にフィードバックするフィードバック手段と、電流検出手段の検出した電圧とフィードバック手段からの電圧に基づいてスイッチング素子の動作を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、フィードバック手段からの電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、比較結果に従ってスイッチング素子を駆動するための駆動パルス時間の上限を制限又は解除するように制御して、スイッチング素子の駆動時間を決定するスイッチング電源。
【選択図】 図1
Description
まず、図5、図6を用いて前提となるスイッチング電源の構成と動作について説明する。図5は、一般的なスイッチング電源の構成を表す図であり、図6は、スイッチング電源の重負荷時のスイッチング動作を表す図であり、図7は、スイッチング電源の重負荷時の連続的な動作状態を表す図である。
Vnhは、BOTOM端子103bに供給されている。電源IC103内部のトリガ回路307の出力は、Vnhが立下りエッジで且つ零となった際、それまでのLowレベル(Lレベル)からHighレベル(Hレベル)に反転、その後Hレベルを維持する。
Fbst_mid > Fbst_low ・・・(3)
前述した、軽負荷時において消費電力を低減させるには、FET105のスイッチング周波数を低下させることに加えて、スイッチング回数を減らすことも重要である。なぜならスイッチング回数が多くなると、スイッチングFET105のオン時、オフ時に発生するスイッチング損失が増加し、消費電力を増加させてしまうためである。
Sbst_nm > Sbst_nl ・・・(4)
重負荷時の連続スイッチング回数Snh(連続スイッチング動作であり制限無し)
中負荷時の連続スイッチング回数Snm(バースト動作内の周波数)
軽負荷時の連続スイッチング回数Snl(バースト動作内の周波数)
Snh > Snm > Snl ・・・(5)
PWh_Max ≒ PWm_MAX > PWl_MAX ・・・(6)
前述したように、スイッチング電源において軽負荷時のみならず中負荷時においても消費電力を低減させるためには、FET105のオン時のパルス幅を大きくし、スイッチング回数を減らすことが求められる。
基準電圧306 > 基準電圧304 ・・・(7)
(1)パルス幅の制限/制限解除の判定
(2)タイマーにより比較部302cのHレベル出力継続時間をカウント
(3)(1)、(2)によって決定されるマスク信号
(4)マスク信号、比較部302cより最終出力の判定
図2においてタイミングt309でフィードバック端子電圧Vfbが基準電圧304を上回ると、パルス幅制限部305によってFET105オンのパルス幅を制限しながらスイッチング動作を繰り返す。その後、t310において、負荷電流が増加し、出力電圧が再び低下すると、二次側における必要な消費電力に対し、十分な電力供給が出来ず、Vfbが基準電圧306まで上昇する(タイミングt311)。
以下に示す関係にある。これにより、軽負荷時の消費電力を従来例と同程度とすることができる。
PLSlim > PLSlow ・・・(8)
パルス幅制限部305に接続された、第三の基準電圧である基準電圧311を追加していることである。以下にその特徴的な動作について図4を用いて説明する。
基準電圧306 > 基準電圧311 > 基準電圧304 ・・・(9)
上記の実施例1,2で説明したスイッチング電源を、例えばレーザビームプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置における低圧電源として適用することができる。以下にその適用例を説明する。
11 ブリッジダイオード
101 一次平滑コンデンサ
102 起動抵抗
103 電源IC
104 絶縁トランス
105 スイッチングFET
106、107、108、112、114、123、124、125、128 抵抗
109 フォトカプラ
110、113、122、126 コンデンサ
111、121 ダイオード
127 シャントレギュレータ
301 起動回路
302 パルス幅決定部
302c 比較部
303 負荷状態判断部
304、306、308 基準電圧
305 パルス幅制限部
307 コンパレータ
309 AND回路
310 RSフリップフロップ論理回路
Claims (8)
- 一次側に一次巻線を有し、前記一次側と二次側が絶縁されたトランスと、
前記トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動することにより前記トランスの一次側に流れる電流に応じた電圧を検出する電流検出手段と、
前記二次側に出力される電圧に応じた電圧を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、
前記電流検出手段の検出した電圧と前記フィードバック手段からの電圧に基づいて前記スイッチング素子の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記フィードバック手段からの電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子を駆動するための駆動パルス時間の上限を制限又は解除するように制御して、前記スイッチング素子の駆動時間を決定することを特徴とするスイッチング電源。 - 前記制御手段は、前記スイッチング素子のパルス幅を決定するパルス幅決定部を有し、
前記パルス幅決定部は、前記電流検出手段によって検出される電圧と、前記フィードバック手段からの電圧とを比較した結果に基づいて前記スイッチング素子の駆動時間を決定し、
前記フィードバック手段からの電圧と、第一の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子を駆動するか否かを判断し、
前記フィードバック手段からの電圧と、前記第一の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間を制限し、
前記フィードバック手段からの電圧と、第二の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間の制限を解除するように、前記スイッチング素子の駆動時間を決定することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。 - 前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧の値は、
前記第二の基準電圧>前記第一の基準電圧の関係であることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源。 - 前記フィードバック手段からの電圧と、第三の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間を制限し、
前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧と前記第三の基準電圧は、
前記第二の基準電圧>前記第三の基準電圧>前記第一の基準電圧の関係であることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源。 - 記録材に画像を形成するための画像形成装置において、
前記画像形成装置の動作を制御するコントローラと、
前記コントローラに電力を供給するためのスイッチング電源と、を有し、
前記スイッチング電源は、
一次側に一次巻線を有し、前記一次側と二次側が絶縁されたトランスと、
前記トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動することにより前記トランスの一次側に流れる電流に応じた電圧を検出する電流検出手段と、
前記二次側に出力される電圧に応じた電圧を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、
前記電流検出手段の検出した電圧と前記フィードバック手段からの電圧に基づいて前記スイッチング素子の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記フィードバック手段からの電圧と、予め定められた基準電圧とを比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子を駆動するための駆動パルス時間の上限を制限又は解除するように制御して、前記スイッチング素子の駆動時間を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記スイッチング素子のパルス幅を決定するパルス幅決定部を有し、
前記パルス幅決定部は、前記電流検出手段によって検出される電圧と、前記フィードバック手段からの電圧とを比較した結果に基づいて前記スイッチング素子の駆動時間を決定し、
前記フィードバック手段からの電圧と、第一の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子を駆動するか否かを判断し、
前記フィードバック手段からの電圧と、前記第一の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間を制限し、
前記フィードバック手段からの電圧と、第二の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間の制限を解除するように、前記スイッチング素子の駆動時間を決定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧の値は、
前記第二の基準電圧>前記第一の基準電圧の関係であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記フィードバック手段からの電圧と、第三の基準電圧とを比較し、比較結果に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス時間を制限し、
前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧と前記第三の基準電圧は、
前記第二の基準電圧>前記第三の基準電圧>前記第一の基準電圧の関係であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
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