JPH1014227A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH1014227A
JPH1014227A JP17987596A JP17987596A JPH1014227A JP H1014227 A JPH1014227 A JP H1014227A JP 17987596 A JP17987596 A JP 17987596A JP 17987596 A JP17987596 A JP 17987596A JP H1014227 A JPH1014227 A JP H1014227A
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signal
unit
switching
power supply
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Sadahisa Kimura
禎久 木村
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の待機状態において、消費電力の一層の
低減化が図れるスイッチング電源装置を提供すること。 【解決手段】 負荷A、負荷Bへの電力の供給を停止す
る旨の外部信号を外部信号受信端子EXTが受け付ける
と、この信号がダイオードD20を介してフォトカプラ
PC2の発光素子PC2−aを発光させ、受光素子PC
2−bを動作させる。このため、第2のPWM制御回路
2は、スイッチング素子Q1の動作を停止させ、負荷
A、負荷Bへの出力はすべて停止する。この際、受光素
子PC2−bに接続されるコンデンサC20が充電され
て外部信号がラッチされ、このラッチによりPWM制御
回路2は、スイッチング素子Q1の動作を停止させたま
まとする。電源スイッチS1を図示のようにオフにする
と、コンデンサ20に充電されている電荷が抵抗R30
を通じて放電され、そのラッチが解除される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば複写機,レーザ
ブリンタのようなOA機器等に使用されるスイッチング
電源装置(スイッチングレギュレータ)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、レーザプリンタ等のOA
機器用の直流電源装置として、小型軽量、低コスト、高
効率で優れた定電圧特性を有するDC−DCコンバータ
を含むスイッチングレギュレータが広く使われている。
近年、OA機器の発達はめざましく、多機能化、高速化
に伴ってスイッチング電源装置の出力容量、出力系統数
の増加が著しい。特に、多機能化により1台の機器がコ
ピー、プリンタ、ファクス等の複数の機能を有する複合
機が登場しており、この複合機では、各機能を制御する
必要があるため、1台の機器に多数のCPU(中央処理
装置)や制御板を持つようになり、スイッチング電源装
置も大容量化、多出力化してきた。機器の多機能化に伴
い、常に各制御板に通電しているため機器の消費電力は
増加することになる。特に、機器の待機状態では、その
傾向が顕著に現れる。
【0003】そのため、現在、コンピュータの周辺機器
等では、その待機状態での電力消費が問題となってお
り、日本電子工業振興会(JEIDA)等ではこれを規
制(自主規制)する検討が行われている。また、待機状
態が一定期間続くと、自動的に低電力消費モード(プラ
グインモード)に移行する機能の装備を義務づける検討
も行われている。しかし、機器の複合化等によりスイッ
チング電源装置自体の容量が大きくなっており、スイッ
チング電源装置の出力をオフにしても、電源装置内部の
消費電力のみで上述の低消費モードの消費電力の規制値
を越えてしまう。コピースピードの遅い複写機では、待
機時の消費電力が5W以下になることが要求されてお
り、これを満足するためには待機時用のサブコンバータ
を搭載するか、電源装置をオフにしてシステムを停止す
る必要がある。
【0004】そこで、これらの点を考慮した従来のスイ
ッチング電源装置として、例えば特開平5−33363
6号公報に記載の発明が知られている。このスイッチン
グ電源装置は、その出力端にスイッチング素子を設け、
このスイッチング素子を介して複写機の各部(負荷)に
電力を供給するものであり、複写機の待機状態が一定期
間継続するときに、スイッチング素子をオフにすること
によりその各部への電力を遮断できるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来装置
では、複写機の各部への電力の供給を停止できる点で省
電力化が可能となるが、スイッチング電源装置は常に動
作しており電源装置自体の電力損失は低減しないため、
上述の要望を満足することができない。本発明は、かか
る背景の下になされたものであり、負荷の待機状態にお
いて、消費電力の一層の低減化が図れるスイッチング電
源装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
交流電源からの交流を直流に変換する整流回路と、この
整流回路で整流された電流をスイッチングするスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子でスイッチングされ
る電流を供給する1次巻線を有し、この1次巻線に供給
される電流に応じた電力を誘起する2次巻線を有するト
ランスと、このトランスの2次巻線に誘起される電力を
整流、平滑して2次直流電力を出力する直流出力手段
と、この直流出力手段の出力電圧を所定の基準電圧と比
較し、この比較の結果に応じて前記スイッチング素子の
デューティ比を変化させ、前記直流出力手段の出力電圧
を一定に制御する制御手段と、前記直流出力手段の出力
電流が所定値に達したか否かを検出し、所定値に達した
ことを検出したときに、出力停止信号を出力する異常検
出手段と、この異常検出手段が出力停止信号を出力した
ときに、前記制御手段の制御を停止して前記直流出力手
段の出力を停止する停止手段と、前記異常検出手段が出
力停止信号を出力したときに、その出力停止信号を保持
する記憶手段と、前記停止手段が前記制御手段の制御を
停止して前記直流出力手段の出力を停止するための外部
信号を受け取り、この受け取った外部信号を前記停止手
段に対して供給する信号供給手段とを備えたことによ
り、前記目的を達成する。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載のス
イッチング電源装置において、前記直流出力手段の負荷
は、画像形成装置の駆動電力を必要とする各部であり、
前記信号供給手段が前記停止手段に対して供給する外部
信号は、前記画像形成装置の制御手段から出力される信
号である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図1および図2を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態のスイッチング電源装置の
構成を示す回路図である。このスイッチング電源装置
は、図1に示すように、入力される交流電力のノイズな
どを除去するノイズフィルタ1と、このノイズフィルタ
1でノイズを除去された交流を直流に変換するダイオー
ドブリッジDB1からなる整流回路とを備えている。こ
の整流回路の後段には、整流回路で整流された電流をオ
ン・オフ(スイッチング)するスイッチング素子Q1が
接続されている。このスイッチング素子Q1は、第1の
PWM制御回路2から出力されるパルス幅に応じてオン
・オフ制御が行われるように構成されている。スイッチ
ング素子Q1でオン・オフされる電流はトランスT1の
1次巻線N1に供給されるように構成されている。
【0009】トランスT1の2次巻線N2には、この2
次巻線N2に誘起される電力をダイオードD4やチョー
クコイルL3等からなる2次側整流・平滑回路が接続さ
れている。この整流・平滑回路の後段には、トランジス
タQ2等からなり、負荷Aの異常などによる過電流を検
出するための過電流検出回路が接続されている。この過
電流検出回路の後段には、負荷Aと、出力電圧V1を抵
抗R22、抵抗R23で分圧した検出用電圧を基準電圧
と比較する比較回路とが、並列に接続されている。この
比較回路の出力は、フォトカプラPC1を介して第1の
PWM制御回路2のF/B端子にフィードバック(供
給)するように構成される。これにより、第1のPWM
制御回路2では、比較回路からの出力によって出力され
るパルス幅が制御され、このパルス幅に応じてスイッチ
ング素子Q1のオン・オフが制御されるので、出力電圧
V1が一定になる。
【0010】トランスT1の2次巻線N2側に接続され
る2次側整流・平滑回路の出力の一部は、逆流防止用ダ
イオードD8を介して降圧型安定回路であるチョッパ回
路3に入力されるように構成されている。このチョッパ
回路3は、入力電流をオン・オフするトランジスタQ
3、このトランジスタQ3のオン・オフ制御を行う第2
のPWM制御回路4等から構成されている。チョッパ回
路3のコンデンサC13の端子電圧は、出力電流検出抵
抗R19を通って第2出力電圧V2として負荷Bに供給
され、第2出力電圧V2の一部が第2のPWM制御回路
4のF/B端子にフィードバックされるように構成され
ている。これにより、第2のPWM制御回路4では、フ
ィードバック信号によって出力されるパルス幅が制御さ
れ、このパルス幅に応じてトランジスタQ3のオン・オ
フが制御されるので、出力電圧V2が一定(例えば5
V)になる。
【0011】上述のトランジスタQ2等からなる過電流
検出回路が過電流を検出すると、抵抗R16、ダイオー
ドD10を介して、フォトカプラPC2の発光素子PC
2−aに電流が流れ、この発光信号が受光素子PC2−
bを介して第1のPWM制御回路2のOVP端子にフィ
ードバックされるように構成されている。従って、この
フィードバック信号が供給されると、第1のPWM制御
回路2は、スイッチング素子Q1の動作を停止するの
で、この停止により負荷Aおよび負荷Bへの出力は全て
停止される。
【0012】また、負荷A、および負荷Bへの電力の供
給を停止する旨の外部信号であるハイレベル信号(オフ
信号)を受け付ける外部信号受信端子EXTが設けら
れ、この端子EXTは、ダイオードD20を介してフォ
トカプラPC2の発光素子PC2−aのアノード側に接
続されている。さらに、フォトカプラPC2の受光素子
PC2−bのエミッタと共通接続線との間には、受光素
子PC2−bに流れる電流を保持するコンデンサC20
が接続され、そのエミッタと電源スイッチSW1の開
(オフ)側の端子には、コンデンサ20の放電用の抵抗
R30が接続されている。
【0013】次に、このスイッチング電源装置の詳細に
ついて説明する。このスイッチング電源装置では、交流
電源から入力される交流電力は、電源スイッチSW1が
図1とは反対側に倒されてオンにされると、入力ヒュー
ズF1、ノイズフィルタ回路1、チョークコイルL2を
経由し、ダイオードブリッジDB1で整流されたのち、
1次整流平滑用コンデンサC0を充電するようになって
いる。ノイズフィルタ回路1は、図示のように、コンデ
ンサC1、C2、C3、コイルL1、抵抗R1から構成
される。コンデンサC0に充電された1次直流電力は、
第1のPWM制御回路2の出力端子OUTから出力され
る駆動パルスでオン・オフするスイッチング素子Q1に
よって断続する1次電流になる。この一次電流は、トラ
ンスT1の1次巻線N1と、スイッチング素子Q1と、
1次電流検出抵抗R7とからなる直列回路に流れ、トラ
ンスT1の外部出力用、内部出力用の2次巻線N2、N
3、N4に電力を誘起する。
【0014】トランスT1の内部出力用の2次巻線N3
には、ダイオードD3、コンデンサC6からなる整流・
平滑回路が接続されている。この整流・平滑回路の出力
は、第1のPWM制御回路2の電源入力端子VCCに電
力供給され、外部には出力されない。なお、コンデンサ
C0のプラス側の端子に接続された抵抗R4、ダイオー
ドD1からなる直列回路が、第1のPWM制御回路2の
電源入力端子VCCに接続されているが、これは、スイ
ッチング電源装置の起動時に、第1のPWM制御回路2
に電力を供給するものであり、トランスT1の2次巻線
N3から電力が供給されるようになると、第1のPWM
制御回路2とは無関係となる。
【0015】トランスT1の内部出力用の2次巻線N4
は、トライアックTRIのゲートに電力を供給するため
のものである。2次巻線N4に電力が誘起されると、抵
抗R3を介してトライアックTRIのゲートに電流が流
れるので、トライアックTRIは導通状態となり、突入
電流抑制用の抵抗R2に流れていた電流はバイパスされ
る。トランスT1の1次巻線N1に並列接続される抵抗
R8、コンデンサC5、ダイオードD2からなる直並列
回路は、スナバ回路であり、1次巻線N1に流れる1次
電流のオン・オフ時に発生する過渡的な電圧、特にオフ
時に発生するフライバック電圧を吸収してスイッチング
素子Q1を保護する働きをする。
【0016】一次巻線N1に流れる1次電流のオン・オ
フにより、トランスT1の外部出力用の2次巻線N2に
誘起された電力は、1次電流のオン時に、ダイオードD
4及びチョークコイルL3を通る電流になってコンデン
サC11を充電し、その間、その2次電流を平滑化する
ためにチョークコイルL3のコアに磁気エネルギとして
蓄積された電力は、1次電流オフ時に電流に再変換さ
れ、転流ダイオードD5を通ってコンデンサC11をさ
らに充電する。ダイオードD4に並列接続された抵抗R
10とコンデンサC7の直列回路と、ダイオードD5に
並列接続された抵抗R11とコンデンサC8の直列回路
とは、ダイオードD3、D4の逆回復電流等によるスパ
イク電圧を抑制するスナバ回路である。
【0017】このようにして整流・平滑されてコンデン
サC11に充電された電圧は、第1の出力電圧V1(例
えば24V)として出力され、負荷A(例えば、図2の
メイン制御部100を除く各部)に供給される。この第
1の出力電圧V1は、抵抗R22と抵抗R23により分
圧されるとともに、抵抗R21とフォトカプラPC1の
発光素子PC1−aとで直列回路が構成され、この直列
回路の出力端子間に接続されるシャントレギュレータZ
D1に出力される。シャントレギュレータZD1は、入
力される分圧電在と内部の基準電圧との差に応じて、フ
ォトカプラPC1の発光素子PC1−aを発光させ、こ
の光信号はフォトカプラPC1の受光素子PC1−bを
介して、第1のPWM制御回路2のF/B端子にフィー
ドバックされる。
【0018】第1のPWM制御回路2は、フィードバッ
クされた信号に応じてスイッチング素子Q1に供給する
駆動パルスのパルス幅を制御することにより、第1の直
流出力電圧V1をあらかじめ設定された値(24V)に
なるように制御する。従って第1の直流出力電圧V1
は、入力変動や負荷変動に対して安定化される。第1の
直流出力電圧V1の一部は、逆流防止用ダイオードD8
を介してスイッチングノイズ遮断用のコンデンサC18
を充電するとともに、降圧型安定化回路であるチョッパ
回路3に入力される。このチョッパ回路3は、入力電流
をオン・オフするトランジスタQ3と、転流ダイオード
D9、チョークコイルL5、およびコンデンサC13か
らなる平滑回路と、出力電流検出用の抵抗R19と、ト
ランジスタQ3の駆動パルスを出力し、トランジスタQ
3のオン・オフを制御する第2のPWM制御回路4とか
ら構成されている。
【0019】トランジスタQ3のオン時には、コンデン
サC18からの電流はチョークコイルL5を通ってコン
デンサC13を充電する。その充電の間、チョークコイ
ルL5のコアに磁気エネルギとして蓄積された電力は、
1次電流のオフ時に電流に再変換され、転流ダイオード
D9を通ってコンデンサC13をさらに充電する。コン
デンサC13の端子間電圧は平滑化されて、出力電流検
出抵抗R19を通って第2の直流出力電圧V2(例えば
5V)として出力され、負荷B(例えば、図2のメイン
制御部100)に電力を供給する。出力電流検出抵抗R
19の出力側端子電圧は、第2の出力電圧V2の出力電
圧信号として、端子間電圧は出力電流信号として、それ
ぞれ第2のPWM制御回路4のF/B端子にフィードバ
ックされる。
【0020】第2のPWM制御回路4は、そのフィード
バックされた信号に応じてパルス幅制御された駆動パル
スをトランジスタQ3のベースに出力し、トランジスタ
Q3をオン・オフ制御することにより、第2の直流出力
の出力電圧V2をあらかじめ設定された値(5V)にな
るように制御する。従って、出力電圧V2は、入力変動
や負荷変動に対して安定化される。また、第1の直流出
力の負荷Aの異常等により過電流が流れると、抵抗R1
7の両端の電圧が増加し、トランジスタQ2が遮断状態
から導通状態となり、抵抗R16、ダイオードD10を
介してフォトカプラPC2の発光素子PC2−aに電流
が流れて発光する。この発光素子PC2−aの発光信号
は、フォトカプラPC2の受光素子PC2−bを介して
第1のPWM制御回路2のOVP端子にフィードバック
される。第1のPWM制御回路2は、その信号の応じて
スイッチング素子Q1の動作を停止させる。このスイッ
チング素子Q1の停止により、負荷A、負荷Bへの出力
はすべて遮断(停止)される。
【0021】一方、後述のように、負荷A、負荷Bへの
電力の供給を停止する旨の外部信号(ハイレベルのオフ
信号)が外部から送信され、この外部信号を外部信号受
信端子EXTが受け付けると、この信号がダイオードD
20を介してフォトカプラPC2の発光素子PC2−a
に流れ、発光素子PC2−aを発光させる。発光素子P
C2−aの発光信号は、フォトカプラPC2の受光素子
PC2−bを介して第2のPWM制御回路2のOVP端
子にフィードバックされる。第2のPWM制御回路2
は、その信号によりスイッチング素子Q1の動作を停止
させる。この際には、フォトカプラPC2の受光素子P
C2−bに接続されるコンデンサC20が充電され、こ
の充電により外部信号を受け付けたことが記憶される。
従って、コンデンサC20は、外部信号の記憶機能を有
する。スイッチング素子Q1の停止により、負荷A、負
荷Bへの出力はすべて遮断され停止する。外部からのオ
フ信号は、コンデンサ20を充電することによりラッチ
(保持)され、このラッチによりPWM制御回路2は、
スイッチング素子Q1の動作を停止させたままとする。
その後、電源スイッチS1が図1に示すようにオフにし
て、スイッチング電源装置への交流電力の供給がオフさ
れると、コンデンサ20に充電されている電荷が抵抗R
30を通じて放電され、そのラッチが解除される。そし
て、電源スイッチSW1を図1とは反対方向に切り換え
てオンにして、再び交流電力が供給されると、スイッチ
ング電源装置が起動して負荷A、Bに電力が供給され
る。
【0022】次に、図1に示すスイッチング電源装置
を、複写機に適用した場合について、図2を参照して説
明する。図2は、複写機の電気系の構成を示すブロック
図である。この複写機の全体の制御は、図2に示すよう
に、マイクロコンピュータを内蔵したメイン制御部10
0によって処理されるように構成される。このメイン制
御部100には、制御処理対象として給紙部30、ソー
タ40、ADF(自動原稿給紙装置)50、スキャナモ
ータ102を制御するスキャナ制御部101、図示しな
い原稿検知センサ、作像プロセスにより画像を形成する
作像部103、定着器10、操作部ユニット150、図
示しない各種クラッチ及びソレノイド、センサユニツト
等の各ユニット、および図1に示すスイッチング電源装
置106が接続されている。スイッチング電源装置10
6は、図2に示すように、各部に電力を供給するように
各部と電気的に接続されている。すなわち、図1で示す
負荷A側の出力端子にはメイン制御部100を除く各部
が接続され、負荷B側の出力端子にはメイン制御部10
0が接続される。
【0023】このような構成の複写機では、メイン制御
部100が複写機の待機状態の継続時間を測定(計数)
し、その待機時間が一定値に達すると、メイン制御部1
00は、スイッチング電源装置106が各部への電力の
供給を停止するためのオフ信号をスイッチング電源装置
106に出力する。このオフ信号を外部信号受信端子E
XTが受け取ると、スイッチング電源106は、上述の
ように出力を停止するので、複写機の各部への電力の供
給が停止されて複写機はその動作を停止する。この停止
後、メインスイッチSW1がオフにされると、スイッチ
ング電源装置106のコンデンサC20の電荷は抵抗R
30を通じて放電され、第1のPWM制御回路2のOV
P端子のラッチが解除される。その後、メインスイッチ
SW1をオンにすると、スイッチング電源装置1の出力
が再開されるので、複写機の各部に電力の供給が再開さ
れて複写機は複写動作が可能な状態になる。
【0024】
【発明の効果】本発明では、負荷への電力の出力停止と
自己の動作の停止とを行うための信号を外部から供給で
きるようにし、この外部からの信号が供給されると、負
荷への電力の出力停止と、自己の動作の停止とを行うよ
うにしたので、負荷の待機状態において、消費電力の一
層の低減化が図れ、かつ簡易、廉価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるスイッチング電源装
置の全体構成を示す回路図である。
【図2】同スイッチング電源装置を複写機に適用した場
合のブロック図である。
【符号の説明】
1 ノイズフィルタ回路 2 第1のPWM制御回路 3 チョッパ回路 4 第2のPWM制御回路 100 メイン制御部 106 スイッチング電源装置 DB1 ダイオードブリッジ Q1 スイッチング素子 T1 トランス D20 ダイオード C20 コンデンサ R30 抵抗 PC1−a、PC2−a フォトカプラの発光素子 PC1−b、PC2−b フォトカプラの受光素子 EXT 外部信号受信端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 1/08 311 H02M 1/08 311D 1/12 1/12 3/335 3/335 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からの交流を直流に変換する整
    流回路と、 この整流回路で整流された電流をスイッチングするスイ
    ッチング素子と、 このスイッチング素子でスイッチングされる電流を供給
    する1次巻線を有し、この1次巻線に供給される電流に
    応じた電力を誘起する2次巻線を有するトランスと、 このトランスの2次巻線に誘起される電力を整流、平滑
    して2次直流電力を出力する直流出力手段と、 この直流出力手段の出力電圧を所定の基準電圧と比較
    し、この比較の結果に応じて前記スイッチング素子のデ
    ューティ比を変化させ、前記直流出力手段の出力電圧を
    一定に制御する制御手段と、 前記直流出力手段の出力電流が所定値に達したか否かを
    検出し、所定値に達したことを検出したときに、出力停
    止信号を出力する異常検出手段と、 この異常検出手段が出力停止信号を出力したときに、前
    記制御手段の制御を停止して前記直流出力手段の出力を
    停止する停止手段と、 前記異常検出手段が出力停止信号を出力したときに、そ
    の出力停止信号を保持する記憶手段と、 前記停止手段が前記制御手段の制御を停止して前記直流
    出力手段の出力を停止するための外部信号を受け取り、
    この受け取った外部信号を前記停止手段に対して供給す
    る信号供給手段とを備えてなるスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 前記直流出力手段の負荷は、画像形成装
    置の駆動電力を必要とする各部であり、 前記信号供給手段が前記停止手段に対して供給する外部
    信号は、前記画像形成装置の制御手段から出力される信
    号であることを特徴とする請求項1記載のスイッチング
    電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100405729C (zh) * 2003-02-10 2008-07-23 三星电子株式会社 具有浪涌电压控制功能的电源
JP2012130180A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Nichicon Corp 電源装置
CN111726004A (zh) * 2019-03-22 2020-09-29 精工爱普生株式会社 电源控制装置以及开关电源

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