KR101357744B1 - 스위칭 전원 및 이를 포함하는 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

스위칭 전원에서, 변압기가 구동될 때 스위칭의 오프-주기가 공진 사이클에 따라 설정된다.

Description

스위칭 전원 및 이를 포함하는 화상 형성 장치 {SWITCHING POWER SOURCE AND IMAGE FORMING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 직류 전압을 생성하기 위한 스위칭 전원에 관한 것이다.
최근 들어, 다양한 전력 절약 전자 디바이스에 대한 요구가 증가함에 따라, 전자 디바이스에 대한 전원에 전력 절약이 더욱 요구된다. 전자 디바이스에 대한 전원의 일례로서, FET(전계 효과 트랜지스터)와 같은 스위칭 소자를 소정의 구동 주파수에서 구동함으로써 목표 전압을 출력하는 스위칭 시스템에 기초한 전원(이하, 스위칭 전원)이 사용된다.
이러한 스위칭 전원은, 전력 절약 동작 동안의(경부하 운전 동안의) 스위칭 소자의 스위칭 동작의 횟수를 감소시킴으로써 효율을 향상시키는 전원을 포함한다. 또한, 전력 절약 규격이 해마다 변하고 있어, 통상의 운전 이외의 경부하 운전 동안 전력을 절약함으로써 효율을 향상시키는 것이 요구된다.
경부하 운전 동안의 스위칭 전원의 손실의 대부분은 스위칭 동작에 의해 발생된다. 따라서, 스위칭 동작에 의해 발생되는 손실을 감소시키기 위한 노력이 있어 왔다. 예를 들어, 스위칭 소자의 온-주기(ON-period)를 연장함으로써 1회의 스위칭 동작의 에너지가 증가되고, 휴지 주기(pause period)를 연장함으로써 단위 시간당 스위칭 횟수가 감소된다.
그러나, 더 긴 휴지 주기는 스위칭 주파수를 감소시킨다. 더 낮은 스위칭 주파수에 기인하여 발생되는 소리가 가청 범위에 들고, 사람의 귀에 도달할 수도 있다. 더 낮은 스위칭 주파수에 기인하여 발생되는 소리는, 고조파를 포함하는 소리가 되고, 이는 귀에 거슬릴 수 있다.
이하, 더 낮은 스위칭 주파수가 고조파를 포함하는 소리를 발생시키는 이유에 대해서 설명한다. 스위칭 주파수가 수 kHz 이하로 떨어지면, 스위칭 소자의 휴지 주기가 더 길어지게 된다. 따라서, 변압기의 구동 전류 파형은 도 10에 나타낸 델타-함수 파형이 된다.
이러한 변압기의 구동 전류 파형의 주파수 해석은, 그 파형이 스위칭 주파수가 기본파로서 설정되고, 100kHz 이상의 고조파를 포함한 주파수 성분을 갖는다는 것을 나타낸다. 도 11은 도 10에 나타낸 구동 전류 파형의 주파수 특성을 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 파형은 스위칭 주파수의 배수의 높은 주파수(고조파)로 구동되는 에너지를 갖는 전류 파형이 된다.
또한, 스위칭 전원의 변압기는 스위칭 동작을 수행하여 소정의 공진 주파수로 구동된다. 변압기의 기계적인 진동에 의해 발생되는 공진 주파수는 변압기의 코어 형상에 의존하지만, 대략 수 kHz 내지 수십 kHz에서 피크를 갖는다.
도 12는 변압기의 기계적인 진동에 의해 발생되는 공진 주파수를 나타낸다. 도 5b는, 도 12에 나타낸 특성을 갖는 변압기가 도 11에 나타낸 구동 전류 파형이 기초하여 구동할 때에 발생되는 소리를 마이크로폰을 사용하여 측정하고, 주파수 특성을 해석한 결과를 나타낸다.
도 5b에 나타낸 바와 같이, 변압기로부터 발생되는 비트(beat) 소리는 단속적인 스위칭 주파수를 기본파로서 설정하고 포락선이 변압기의 공진 특성을 나타내는 고조파를 특징적으로 포함한다. 도 5a는 변압기에 입력된 구동 신호의 파형을 나타낸다.
도 5b에 나타낸 바와 같이, 스위칭 주파수와 변압기의 기계적인 공진 주파수가 서로 겹쳐 스위칭 주파수를 저하시키면, 변압기로부터의 비트 소리로서 가청 범위에 드는 소리가 발생된다.
이러한 변압기로부터의 비트 소리를 감소시키기 위한 하나의 방법으로서, 변압기의 자계 변화율을 억제함으로써 비트 소리를 감소시키는 방법이 잘 알려져 있다. 종래에는, 변압기의 자계 변화율을 억제하기 위해서 변압기에 대해 큰 단면적을 갖는 코어재를 사용하거나, 스위칭 소자의 온-주기를 단축시킴으로써 1회의 변압기 동작당 전류를 감소시키는 방법이 채용되었다.
변압기의 구동 전류 파형을 지능적으로 설정함으로써 변압기의 비트 소리를 감소시키는 방법으로서, 스위칭 전원 장치에 있어서 소프트 스타트(soft start) 회로를 설치함으로써 기동시에 커패시터의 양단에서의 전압의 상승 또는 하강 동안 듀티비를 서서히 변화시키는 방법이 있다. 변압기의 구동 전류 파형의 진폭을 서서히 증가 또는 감소시키면, 변압기의 자속 변화를 감소시킬 수 있으므로, 비트 소리의 발생이 감소될 수 있다. 이러한 종래의 방법은 예를 들어, 일본 특허 제3567355호 또는 일본 특허 제3665984호에 개시되어 있다.
그러나, 변압기에 대해 단면적이 큰 코어재를 사용하면 변압기의 크기가 커지고, 그에 따라 스위칭 전원이나 스위칭 전원을 포함하는 장치의 소형화를 곤란하게 한다. 스위칭 소자의 온-주기를 단축시키는 방법은, 더 짧은 온-주기가 자계 변화를 감소시키므로 변압기의 비트 소리를 감소시킬 수 있다. 하지만, 시간당 스위칭 횟수가 증가되어, 스위칭 손실이 증가한다.
변압기의 구동 전류 파형의 크기를 서서히 증가 또는 감소시키는 방법의 경우에, 전력 소비가 더욱 감소될 때, 2차측의 부하에 공급되는 에너지가 작으면 그 방법의 적용이 곤란하다. 왜냐하면, 경부하 운전 동안에는, 소프트 스타트 회로에 의해 전류 파형의 진폭을 서서히 증가 또는 감소시키는 것이 곤란하기 때문이다.
종래의 방법에서는, 1회의 스위칭 동작에 대해 공급되는 에너지를 감소시킴으로써 스위칭이 보다 많은 횟수로 수행되어야만 하거나, 1회의 스위칭 동작에 대해 공급되는 에너지를 변화시키지 않고 2차측의 커패시터의 용량이 몇배로 증가되어야만 한다. 전자의 방법은 스위칭 손실을 증가시키고 효율을 현저하게 저하시킨다. 후자의 방법은 비용을 상승시킨다.
즉, 스위칭 전원에서, 스위칭 횟수를 감소시킴으로써 스위칭 손실을 감소시키는 것이 필요하다. 하지만, 이 경우는, 변압기에 인가되는 파당(per wave) 에너지가 증가되므로 변압기로부터 더 큰 소리가 발생되는 모순을 갖는다.
본 발명은, 변압기의 크기 또는 스위칭 손실을 증가시키지 않고도 경부하 운전 동안 변압기로부터 발생되는 비트 소리를 감소시킬 수 있는 스위칭 전원에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 스위칭 전원은, 변압기, 상기 변압기의 1차측에 공급되는 전압을 스위칭하도록 구성된 스위칭 유닛, 상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압을 출력하도록 구성된 출력 유닛; 및 상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압이 낮은 경부하 운전 동안 상기 변압기의 진동에 의해 발생되는 소리의 주파수와 상기 스위칭 유닛에 의한 구동 주파수를 겹치게 함으로써 발생되는 고조파가 감쇄되도록 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 설정하도록 구성된 오프-주기 설정 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 화상 형성 장치는, 화상을 형성하도록 구성된 화상 형성 유닛, 상기 화상 형성 유닛의 동작을 제어하도록 구성된 제어 유닛, 및 상기 제어 유닛에 전력을 공급하도록 구성된 스위칭 전원을 포함하고, 상기 스위칭 전원은, 변압기, 상기 변압기의 1차측에 공급되는 전압을 스위칭하도록 구성된 스위칭 유닛, 상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압을 출력하도록 구성된 출력 유닛, 및 상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압이 낮은 경부하 상태에서 상기 변압기의 진동에 의해 발생되는 소리의 주파수와 상기 스위칭 유닛에 의한 구동 주파수를 겹치게 함으로써 발생되는 고조파가 감쇄되도록 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 설정하도록 구성된 오프-주기 설정 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 양태는, 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 명세서의 일부를 구성하고 이에 통합되는 첨부 도면은 설명과 함께 본 발명의 실시예, 특징 및 양태들을 나타내며, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1a 내지 1c는 의사-공진 시스템(pseudo-resonance system)에 기초한 스위칭 전원을 나타내는 회로도 및 집적 회로(IC)를 나타내는 내부 회로도.
도 2는 제1 실시예에 따른 경부하 운전 동안의 동작 파형을 나타내는 도면.
도 3a 및 3b는 제1 실시예에 따른 변압기의 구동 전류 파형과 구동 전류 파형의 주파수를 해석한 결과를 나타내는 도면.
도 4a 및 4b는 제1 실시예에 따른 오프-주기가 강제적으로 설정되는 회로와 동작 파형을 나타내는 도면.
도 5a 및 5b는 변압기에 대한 입력 파형과 입력 파형의 주파수를 해석한 결과를 나타내는 도면.
도 6a 및 6b는 변압기에 대한 입력 파형과 입력 파형의 주파수를 해석한 결과를 나타내는 도면.
도 7a 및 7b는 변압기에 대한 입력 파형과 입력 파형의 주파수를 해석한 결과를 나타내는 도면.
도 8은 제2 실시예에 따른 오프-주기가 강제적으로 설정된 회로를 나타내는 도면.
도 9a 내지 9c는 제3 실시예에 따른 의사-공진 시스템에 기초한 스위칭 전원의 회로 및 동작 파형을 나타내는 도면.
도 10은 종래의 변압기의 구동 전류 파형을 나타내는 도면.
도 11은 종래의 구동 전류 파형의 주파수 특성을 나타내는 도면.
도 12는 제1 실시예에 따른 변압기의 공진 주파수 특성을 나타내는 도면.
도 13은 비트 소리 감소 효과를 제공하는 주파수 대역을 나타내는 도면.
도 14a 및 14b는 스위칭 전원의 적용예를 나타내는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예, 특징 및 양태들에 대해 상세히 설명한다.
후술하는 실시예들은 단지 예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하지 않는다.
도 1a는 스위칭 시스템에 기초한 전원(이하, 스위칭 전원이라고도 칭함)을 나타내는 회로도이다. 본 실시예에 따른 회로는 의사-공진 시스템에 기초한 스위칭 전원이다. 도 1a에 있어서, 스위칭 전원은 교류(AC) 라인 입력(100), 다이오드 브릿지(101), 1차 전해 커패시터(102), 기동 저항(103), 변압기(104), 변압기의 1차 권선(105), 변압기의 2차 권선(106) 및 변압기의 보조 권선(107)을 포함한다.
또한, 스위칭 전원은, 1차측에 위치되어 변압기에 온/오프 전력 공급을 스위칭하는 메인 스위칭 소자(108)(본 실시예에서는 금속 산화물 반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)가 사용됨), 전류 검출 저항(109), 스위칭 제어 IC(110), 포토커플러(photocoupler)의 포토트랜지스터(phototransistor)(111), 다이오드(112) 및 커패시터(113)를 포함한다.
또한, 스위칭 전원은 변압기의 2차측에 접속된 다이오드(114), 커패시터(115), 저항(116), 포토커플러의 발광 다이오드(LED)측(111), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(117), 저항(118, 119) 및 부하 회로(120)를 포함한다. 스위칭 제어 IC(110)의 일례로서 일반적으로 사용되는 의사-공진 IC에 대해 후술한다.
본 실시예에서는, 변압기로서 EER 타입의 변압기가 사용된다. 이 변압기는, 왁스(wax) 또는 바니시(varnish) 수지가 용해된 액체에 변압기를 침지한 후에 변압기를 건조시키는 프로세스를 통해 제조된다.
함침된(impregnated) 변압기의 비트 소리는 함침되지 않은 변압기의 비트 소리보다 작고, 코일 보빈(coil bobbin) 및 코어가 안정적으로 고정될 수 있다. 많은 경우에 있어서, 코일이 코일 보빈에 권취되고 코어가 코어 테이프에 의해 부착되도록 조립되는 상태에서 함침이 수행된다. EER 타입의 변압기의 공진 주파수의 특성은 도 12를 참조하여 상술한 것과 유사하다.
도 1a에 나타낸 스위칭 제어 IC(110)는 일반적인 의사-공진 IC이다. 도 1b는 스위칭 제어 IC(110)를 나타내는 단순 블록도이다. 도 1b에 있어서, 스위칭 제어 IC(110)는 기동 단자인 단자(1) 및 전원 회로(1102)를 포함한다. 전원 회로(1102)는 고전압 스위치를 포함하며, 단자(2)의 전원 단자로부터의 전압이 낮을 때 고전압 스위치를 온 함으로써 스위칭 제어 IC(110)의 외부에 설치된 기동 저항(103)을 통해 전력을 얻어 동작한다.
도 1a에 나타낸 스위칭 소자(108)가 온/오프 되면, 변압기(104)의 보조 권선(107)으로부터 전압이 공급되어, 단자(2)의 전압이 상승되어 안정화된다. 그러면, 스위칭 제어 IC(110)는 단자(1)로부터 공급된 전압이 차단되는 동안 단자(2)로부터 공급되는 전력에 의해서만 동작할 수 있다.
단자(3)는 플라이백(flyback) 전압의 하한(전압 감소)을 검출하고, 회로(1101)는 전압의 하한(전압 감소)을 검출한다. 플라이백 전압에서 감소가 검출되고, 다음으로 원-샷(one-shot) 회로(1104)에 신호가 출력된다.
플립-플롭(1108)은 원-샷 회로(1104)의 플라이백 전압의 하한의 검출에 기초하여 출력을 행하도록 설정되고, 비교기(1111)로부터의 출력에 기초하여 출력을 중지하도록 동작한다. 따라서, 스위칭 제어 IC(110)는 단자(3)로 입력되는 플라이백 전압이 그 하한에 도달하는 타이밍에서 신호를 출력하고, 스위치 소자(108)를 온 시킨다.
단자(4)는 스위칭 제어 IC(110)의 비교기(1103) 및 비교기(1111)에 접속되어 있는 피드백 단자이다. 비교기(1103)는 기준 전압(1107)에 접속되어 있고, 기준 전압(1107)보다 단자(4)의 전압이 떨어지면 원-샷 회로(1104)를 클리어한다. 따라서, 단자(4)의 전압이 기준 전압(1107)보다 낮게 되는 동안, 스위칭 IC(110)는 스위칭 소자(108)의 게이트를 온 하는 것이 방지되어, 기준 전압(1107)이 펄스 중지 전압이 된다.
단자(5)는 접지(GND) 단자이며, 단자(6)는 전류 검출 단자이다. 단자(6)는 비교기(1111)에 접속된다. 전압이 단자(4)의 피드백 전압보다 커지면, 비교기(1111)가 동작하여 플립-플롭(1108)의 R 단자를 Hi로 설정한다. 이와 같이 하여, 전류가 더 커져서 검출 저항(109)의 전압을 상승시키면, 단자(6)가 동작하여 스위칭 소자(108)를 오프 시킨다.
전원 전압을 감시하는 비교기(1106)는, 단자(2)의 전압이 낮으면 스위칭 제어 IC(110)가 게이트 전압을 출력하지 않도록 하는 보호 회로이다. 스위칭 제어 IC(110) 내의 기준 전압을 생성하는 회로(1105)는 AND 회로(1109)에 접속되어, 기준 전압이 결정될 때 단자(7)로부터의 출력을 가능하게 한다. 중지 회로(1112)는, 스위칭 제어 IC(110)에서 이상(abnormal) 내부 온도나 이상 전류 파형이 발생했을 때에 단자(7)로부터의 출력을 중지시키도록 구성된다.
전원이 공급되었을 때, 스위칭 제어 IC(110)는 단자(1)의 내부 회로를 기동 저항(103)에 접속하여 기동 저항(103)을 통해 공급되는 전압을 수신한다. 스위칭 제어 IC(110)는 단자(7)에 전압을 출력해서 스위칭 소자(108)를 온 시킨다. 이 경우, 변압기의 2차측 커패시터(115)에는 아직 전압이 발생되지 않거나, 낮은 전압만이 잔류한다. 따라서, 포토커플러(111)의 LED는 발광하지 않고, 포토커플러(111)의 포토트랜지스터도 온 되지 않는다.
따라서, 단자(4)의 전압은 높게 유지되고, 스위칭 소자(108)의 드레인 전류가 커질 때까지 스위칭 제어 IC(110)는 단자(7)로부터의 출력을 계속하고, 스위칭 소자(108)의 온을 유지한다. 스위칭 제어 IC(110)는 단자(4)의 전압과 단자(6)의 전압, 즉 전류 검출 저항(109)에 발생하는 전압들을 서로 비교하고, 단자(4)의 전압보다 단자(6)의 전압이 더 높게 되면 스위칭 소자(108)를 오프 시킨다.
스위칭 소자(108)가 오프된 후에 변압기의 2차 권선(106)에 다이오드(114)를 통해 커패시터(115)를 충전하는 방향으로 전압이 발생하고, 2차측의 커패시터(115)가 그에 따라 충전된다. 이 전류는 변압기로부터 에너지가 방출됨에 따라 감소한다. 변압기의 모든 에너지가 방출된 후에, 2차측의 커패시터(115)의 전압보다 2차 권선(106)의 전압이 작아져, 다이오드(114)가 도통되지 않게 설정한다.
그리고, 1차측의 스위칭 소자(108)의 드레인 단자의 전압도 감소되고, 드레인 단자의 전압은 1차 전해 커패시터(102)의 전압을 중심으로 자유 진동을 시작한다. 자유 진동하는 전압과 유사한 전압 파형이 보조 권선(107)에 나타나, 보조 권선(107)에 접속된 스위칭 제어 IC(110)의 단자(3)의 전압을 감소시킨다.
단자(3)는 전압의 하한을 검출하는 기능을 갖고, 스위칭 제어 IC(110)의 단자(7)로부터 전압이 출력되어 스위칭 소자(108)를 온 시킨다. 이와 같이 하여, 스위칭 소자(108)는 반복적으로 온 및 오프되어 소정의 구동 주파수의 구동 펄스(이하, 펄스)를 연속적으로 출력하여 변압기의 1차 권선을 구동한다.
보조 권선(107)의 전압에 의해 커패시터(113)가 충전되어 스위칭 제어 IC(110)에 대한 전원으로서 충분한 전압까지 증가하면, 스위칭 제어 IC(110)는 단자(1)로부터의 전력 공급을 중지하고, 단자(2)의 전력만으로 동작한다. 변압기의 2차측에 발생해서 정류 및 평활화된 출력 전압이 증가해서 소정의 전압에 접근하면, 션트 레귤레이터(117)가 동작해서 포토커플러(111)에 전류를 공급하기 시작한다.
그리고, 단자(4)의 전압이 떨어져, 스위칭 소자(108)의 온-주기 동안 최대 전류값을 감소시킨다. 스위칭 소자(108)의 온-폭(온-주기)가 그에 따라 단축되어, 변압기의 1회의 동작에 저장되는 에너지를 감소시킨다. 그 결과, 출력 전압에서의 상승이 억제되도록 제어되어 소정의 목표 전압을 출력한다.
도 2는 도 1a 내지 1c에서 나타낸 회로의 경부하 운전 동안의 동작의 일례를 나타낸다. 경부하는, 부하 회로(120)가 동작되지 않는 작은 부하의 상태를 의미한다.
도 2는 피드백 단자 전압(401), 발진 중지 전압(402) 및 1차 권선(105)을 통해 흐르는 전류의 양에 대응하는 값(403)을 나타낸다. 값(403)은 저항(109)의 단자 전압이다.
스위칭 제어 IC(110)는 단자(4)의 전압이 떨어지면 펄스 출력을 중지한다. 부하가 감소되어 출력 전압을 증가시키면, 션트 레귤레이터(117)가 더욱 많은 전류를 공급하여 포토커플러(111)의 LED 전류가 증가하며 포토커플러(111)의 포토트랜지스터측의 전압이 떨어진다. 그 결과, 피드백 단자(4)의 전압이, 구동 펄스가 중지하는 전압(402)(이하, 펄스 중지 전압(402)) 이하가 되게 변한다.
그리고, 스위칭 제어 IC(110)는 단자(7)로부터의 펄스 출력을 중지한다. 부하 전류는 계속해서 흐르므로, 2차측의 전해 커패시터에 저장되어 있는 전압이 떨어져서 션트 레귤레이터(117)의 전류를 감소시킨다. 이 결과, 포토커플러(111)의 LED 전류가 감소되어 포토트랜지스터의 전류를 증가시킨다. 피드백 단자(4)의 전압이 상승하여 펄스 중지 전압(402) 이상이 되면, 펄스 출력이 재개된다.
이렇게, 경부하 운전 동안 스위칭 소자(108)의 동작이 스위칭 제어 IC(110)에 의해 제어된다. 또한, 이 경우의 동작을 버스트(burst) 동작이라 칭한다.
버스트 동작 동안, 스위칭 소자(108)에 의한 짧은 사이클의 오프-동작의 주기는 변압기의 2차측의 전압 토출 주기, 즉 2차측의 출력 전압과 2차측의 인덕턴스에 의해 결정되고, 변압기의 기계적인 공진 주파수보다 훨씬 높은 주파수에서 회로가 동작한다.
본 실시예에 따른 회로 및 회로 동작을 설명하였다.
다음으로, 제1 실시예의 특징에 대해 설명한다. 본 실시예는, 스위칭 소자(108)에 대해 오프-주기가 강제적으로 설정되고 버스트 동작 동안의 스위칭 소자(108)의 오프-주기가 변압기의 공진 주기와 연관되어 설정되는 특징을 갖는다.
도 1a는 오프-주기를 강제적으로 설정하기 위한 회로(130)를 나타낸다. 도 4a 및 4b는, 본 실시예의 특징인, 오프-주기를 강제적으로 설정하기 위한 회로(130)의 구성의 일례를 나타낸다.
도 4a에 나타낸 회로(130)는, 커패시터(901, 905), 다이오드(903), 저항(902, 904, 906, 907, 908, 909, 910, 913) 및 트랜지스터(911, 912, 914)를 포함한다. 회로(130)는 원-샷 멀티바이브레이터(multivibrator) 및 출력 트랜지스터를 포함한다. 커패시터(901)는 스위칭 소자(108)의 게이트에 접속된다. 트랜지스터(914)의 콜렉터는 출력 단자(919)로서 스위칭 제어 IC(110)의 단자(4)에 접속된다.
제어 단자(917)는 통상 동작 동안의 출력에서 로우(low)이고, 경부하 운전 동안 하이 임피던스가 되도록 설정되는 ENABLE 신호(하이(Hi) 출력)를 출력하고, 스위칭 전원을 사용하는 장치의 상태에 따라 그 사이에서 스위칭될 수 있다.
회로(130)는, 전원의 부하 전류가 낮게 검출될 때, 자동적으로 단자(917)로부터의 출력을 스위칭함으로써 동작하도록 구성될 수 있다.
입력 단자(918)는 스위칭 제어 IC(110)의 단자(7)에 접속된다. 통상의 동작 동안, 트랜지스터(912)의 콜렉터가 로우 상태로 접속되고, 트랜지스터(914)는 오픈 상태이고, 회로(130)는 동작하지 않는다.
경부하 동작 동안, 트랜지스터(912)의 콜렉터가 하이 상태로 설정되고 ENABLE 신호가 하이 임피던스로 설정되면, 회로(130)는 스위칭 소자(108)의 게이트 구동 신호로부터의 신호에 기초하여 동작한다. 또한, 회로(130)는 전력 공급 단자(915)를 포함한다.
도 4b는 회로(130)가 동작할 때의 파형을 나타낸다. 파형은 게이트 전압 파형(950), 스위칭 제어 IC(110) 내의 기준 전압(1107)에 기초하여 발생되는 펄스 중지 전압(951), 피드백 단자 전압(952) 및 트랜지스터(912)의 베이스 단자 전압(953)을 포함한다. 피드백 단자 전압(952)이 펄스 중지 전압(951)을 초과하면 스위칭 제어 IC(110)가 단자(7)로부터 펄스를 출력하고, 단자(6)의 전류 검출 단자 전압이 피드백 단자 전압에 도달할 때까지 스위칭 소자(108)의 온을 유지한다.
이 주기 동안, 다이오드(903)가 전류를 차단하므로 회로(130)는 동작하지 않는다. 트랜지스터(912)는 이에 따라 온이 되고, 트랜지스터(914)의 출력은 하이 임피던스로 설정된다. 게이트 단자 전압이 떨어져서 스위칭 소자(108)를 오프시키면, 커패시터(901), 다이오드(903) 및 커패시터(905)를 통해 전류가 흘러, 콜렉터 단자 전압은 베이스 단자 전압(953)의 경우에서와 같이 스위칭 소자(108)가 오프된 상승 에지에서 낮아진다. 그리고, 트랜지스터(911)는 온이 된다.
커패시터(905)를 통해 저항(906)을 경유하여 전류가 흐르기 시작한다. 커패시터(905)의 전압이 트랜지스터(912)의 베이스와 이미터 사이의 전압 VBE를 초과할 때까지, 트랜지스터(912)는 오프로 유지된다. 트랜지스터(912)의 오프-주기 동안, 트랜지스터(914)는 온으로 유지된다. 따라서, 스위칭 제어 IC(110)의 단자(4)는 그에 따라 낮은 출력으로 고정되고, 스위칭 제어 IC(110)에 의한 스위칭 소자(108)의 발진이 중지된다.
시간이 경과함에 따라 전압(905)이 상승하면 트랜지스터(912)가 온 되며, 트랜지스터(911, 914)는 오프 되므로 스위칭 제어 IC(110)의 단자(4)는 개방되어 발진을 가능하게 한다. 따라서, 첫번째 게이트 온으로부터 다음의 게이트 온까지의 주기는 커패시터(905)와 저항(906)에 의해 규정되는 시상수에 의해 결정된다.
스위칭 효율을 향상시키기 위해서 스위칭 횟수는 가능한 감소되어야 한다. 본 실시예에 따르면, 스위칭 횟수를 2회로 설정하기 위하여, 피드백 단자(4)로의 전압이 회로(130)의 상수 및 전류 검출 저항의 저항값에 기초하여 결정된다.
더욱 구체적으로, 1회의 펄스 인가의 온-주기는 (출력 전압이 1회의 펄스의 경우에는 부족해지므로) 2회의 펄스 인가에 의해 사용되는 에너지, 즉 부하 전류와 출력 전압의 곱을 만족시키도록 조정된다.
즉, v는 출력 전압, I는 경부하 운전 동안의 출력 전류, Lp는 전원 변압기의 1차 인덕턴스, Ip는 1차 인덕턴스에 흐르는 전류의 피크값이라 할 때, 이하의 식 (1)에 의해 나타내어지는 관계를 만족시키도록 전류 검출 저항의 값이 결정된다.
V·I<Lp·Ip2<2·V·I ... 식 (1)
이러한 전류 검출 저항의 값의 설정은, 1회의 파(1회의 인가)의 경우에 전력 부족으로 인해 피드백 단자(4)의 전압이 펄스 중지 전압 이하로 떨어지지 않으면서, 2회의 파(2회의 인가)의 경우에 피드백 단자(4)의 전압이 펄스 중지 전압 이하로 확실히 떨어지도록 조정할 수 있다. 전류 검출 저항에 기초한 조정에서는 전류의 상한값이 변한다. 따라서, 펄스 중지 전압을 변화시킬 수 있도록, 전류 검출 회로의 동작의 비선형 설정과 같은 다른 방법이 사용될 수 있다.
이러한 설정 때문에, 부하가 변동되는 경우에 2개의 펄스가 짧은 펄스 인가의 시간 간격(후술할 도 6의 t2)은 도 4a에 나타낸 회로의 저항(906)과 커패시터(905)의 시상수에서 기초하여 결정되고, 긴 펄스 인가의 시간 간격(후술할 도 6의 T)이 부하 변동에 따라 변화해서 제어를 수행한다. 2개의 펄스의 짧은 펄스 인가의 시간, 즉, 저항(906)과 커패시터(905)의 시상수는 변압기의 공진 주기의 1/2로 설정되어 변압기의 비트 소리를 상쇄시킨다.
제1 실시예에서는, 스위칭 소자(108)의 제어 단자의 전압이 신호원으로서 설정되고 스위칭 제어 IC(110)의 피드백 단자(4)를 저전압으로 하고, 스위칭 제어 IC(110)의 스위칭 중지 전압 이하로 설정함으로써 규정 시간 주기의 스위칭 동작을 금지하도록 제어가 수행된다. 그러나, 이 회로는 단지 예일 뿐이며, 유사한 효과를 제공하는 다른 구성이 채용될 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 실시예의 동작 특징을 나타낸다. 도 3a는, 변압기의 구동 전류 파형(위쪽 도면)과, 변압기를 구동하는 스위칭 소자의 게이트 전압 파형(아래쪽 도면)을 나타낸다. 도 3b는 변압기의 구동 전류 파형의 주파수가 해석되는 경우의 파형을 나타낸다. 도 3b에서 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 고조파 전류값(MA)을 나타낸다. 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 2개의 파의 펄스(2회의 인가)에 의해 출력 에너지가 만족된다.
도 5a와 5b, 도 6a와 6b, 도 7a와 7b는(도 5a와 5b는 상술하였음), 스위칭 전원을 동작시킬 때, 구동 파형에 기초하여 소리의 음압(sound pressure)이 어떻게 변하는지를 나타낸다.
도 5a, 6a 및 7a의 각각은 변압기로 입력된 구동 신호의 파형을 나타낸다. 도 5b, 6b 및 7b의 각각은 마이크로폰을 통해 음압을 측정하고 측정된 결과의 주파수를 해석함으로써 취득한 파형을 나타낸다. 도 5b, 6b 및 7b의 각각에서 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 음압(데시벨)을 나타낸다. 1kHz에서 파마다 구동하는 파형예(도 5a의 사이클 T에 대응함)와, 긴 사이클과 짧은 사이클을 결합함으로써 1kHz가 되는 구동 파형의 경우에, 변압기에 입력되는 단위 시간당 에너지가 동일해지도록 변압기가 구동된다.
즉, 전원의 2차측의 부하 전압 및 전류가 동일해지는 조건에서 구동이 수행된다. 도 6a 및 6b와 도 7a 및 7b에서 나타낸 스위칭 소자(108)의 온-주기는 (비교를 용이하게 하기 위해) 서로 동일하다.
도 5b는 변압기가 파당 1kHz로 구동될 때(도 5a의 사이클 T에 대응함) 변압기로부터의 소리의 음압의 주파수 특성을 나타낸다. 도 5b로부터, 변압기로부터의 소리의 음압은 변압기의 공진 주파수 특성과 구동 파형의 결합이라는 것이 이해될 수 있다.
즉, 변압기로부터의 소리의 음압은, 구동 파형의 주파수 해석 결과가 나타내는 바와 같이, 고조파가 된다. 변압기로부터의 소리의 음압의 주파수 특성의 포락선은 변압기의 공진 주파수 특성의 포락선과 유사하다.
도 6a 및 6b는, 변압기로부터의 소리 중 11kHz 부근의 소리를 상쇄하기 위해서, 첫번째 펄스로부터 두번째 펄스까지의 사이클 t2가 45μsec로 설정된다. 도 6b에 나타낸 바와 같이, 변압기로부터의 소리의 음압은 11kHz를 중심으로 감쇄되어, 11kHz의 부근에서는 소리의 음압이 거의 관측되지 않는다(암(dark) 노이즈 레벨이라고도 칭함).
도 7a 및 7b는 마찬가지로 짧은 사이클측의 펄스 간격을 조정해서 10kHz를 중심으로 소리가 상쇄되는 예를 나타낸다. 도 7a 및 7b에서, 첫번째 펄스로부터 두번째 펄스까지의 사이클 t2는 50μsec로 설정된다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, 변압기로부터의 소리의 음압은 10kHz를 중심으로 감쇄되어, 10kHz 부근에서는 소리의 음압이 거의 관측되지 않는다.
이렇게 긴 사이클측의 사이클을 1msec(1kHz의 주파수)로 설정하고 짧은 사이클측(t2)의 펄스 간격을 변경함으로써, 기본파 및 고조파의 주파수를 변경시키지 않고도 짧은 사이클측의 펄스 간격에 대응하는 주파수 대역의 음압을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 변압기의 기계적인 공진 사이클의 1/2의 간격으로 스위칭 동작을 수행하여 변압기에 전류를 공급함으로써, 즉, 변압기의 기계적인 공진 사이클의 1/2의 간격으로 짧은 사이클(t2)의 펄스 간격을 설정함으로써, 변압기의 기계적인 공진(비트 소리)이 감소될 수 있다.
변압기의 기계적인 공진 사이클은 코어 재료, 코어 형상(예를 들어, 단면 형상) 및 크기에 기초하여 거의 결정된다. 하지만 약간의 편차가 있다. 구동 회로에서, 부품 또는 동작 동안의 온도에 기인하여 편차가 발생한다. 따라서, 이상적으로는 변압기의 기계적인 공진 사이클의 1/2의 사이클에서 구동되도록 변압기가 제어된다. 그러나, 실제 구동시에는 공진 사이클의 1/2의 사이클로부터 약간의 편차가 발생할 수 있다.
그러나, 도 3b로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 변압기의 기계적인 공진의 감쇄 효과를 제공하는 구동 사이클의 주파수 범위(효과를 제공하는 주파수의 범위)가 있다.
예를 들어, 도 7b에 나타낸 10kHz에 대한 주파수 특성에서, 10kHz뿐만 아니라, 10kHz 부근의 주파수 범위에서도 비트 소리가 감소(감쇄)된다. 도 6b에 나타낸 11kHz에 대한 주파수 특성에서, 11kHz 부근의 주파수 범위에서도 비트 소리가 감소(감쇄)된다.
도 13은, 감쇄 효과를 제공하는 구동 사이클의 주파수 대역을 나타낸다. 도 13은 도 3b에 나타낸 해석 결과에 기초하여, 도 3b에 나타낸 구동 사이클의 주파수에서 어느 주파수 성분이 어느 정도 감소되는지를 나타낸다. 도 13에 있어서, 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 소리의 감쇄량을 나타낸다.
도 13은 감쇄량의 최대값(13-1)과 감쇄량의 최대값의 1/2인 값(13-2)을 나타낸다. 이 경우에, 10KHz에서 감쇄량이 최대이다. 또한, 도 13은 감쇄량이 최대값의 1/2인 주파수 범위(주파수 대역이라도도 칭함)(13-3)(FWHM: Full Width at Half Maximum)을 나타낸다. 도 13에서, 7KHz 내지 13KHz의 범위가 감쇄량이 1/2 이하인 주파수 범위이다.
따라서 구동 사이클의 주파수 특성에 기초하여, 도 13에 나타낸 바와 같이, 구동 사이클에 의한 고조파의 감쇄 효과가 1/2이하인 주파수 대역(FWHM: Full Width at Half Maximum)에서 비트 소리가 감소된다.
감쇄 효과가 1/2인 주파수 대역으로서, 인간의 가청도(audibility)에서 가장 효과적인 가청 주파수 대역이 소정의 범위인 주파수 대역이 설정될 수 있도록 구동 사이클이 설정된다.
본 발명은 2개의 펄스(2개의 파)가 1회의 버스트 동작 동안 반복되는 예를 취함으로써 설명되었다. 그러나, 2개의 파에 한정되지 않고, 본 발명은 3개의 파 또는 4개의 파에 의해 구현될 수 있다. 파의 개수를 3개 및 4개로 증가시킴으로써 펄스 간격을 변화시켜, 2개의 파의 경우에 비해 보다 넓은 주파수 범위에 걸쳐 음압이 감소될 수 있다. 3개의 파 또는 4개의 파의 경우에, 사이클 t2가 변압기의 기계적인 공진 사이클의 1/2의 간격으로 설정된다.
본 실시예에는, 변압기의 1차측에 회로가 부가되는 구성의 예를 취함으로써 설명되었다. 하지만, 유사한 회로가 2차측에 부가될 수 있다. 일례로서, 도 1c는 변압기의 2차측에 오프-주기를 설정하는 회로(130)가 포함되는 구성을 나타낸다.
다음으로, 제2 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예는, 제1 실시예의 스위칭 제어 IC(110)에 타이머 회로가 포함된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.
도 8은 본 실시예에 따른 스위칭 제어 IC(110)의 내부 회로를 나타내는 블록도이다. 회로는 제어 단자가 있는 타이머 회로(1201)와 제어 단자(1202)를 포함한다. 단자(1)는 1차측 커패시터(102)에 저항(103)을 통해 접속되어 있는 기동 단자이다. 본 실시예의 회로가 전원 회로이면 저항(103)이 생략될 수 있다.
전력이 온 되어 전원을 기동할 때, 단자(2)(Vcc 단자)로부터 공급되는 전압이 낮은 경우에, 기동 회로(1102)가 동작하여 스위칭 제어 IC(110)에 전력을 공급한다. 단자(2)의 Vcc 단자 전압이 충분한 전압이 되면, 기동 회로(1102)는 스위칭 제어 IC(110)로부터 단자(1)를 분리하여 불필요한 전력 소비를 방지한다.
단자(2)는 변압기의 보조 권선으로부터 공급되는 전력에 의해 전력을 얻는다. 전원 전압이 떨어질 때 회로를 보호하는 비교기(106)는, 단자(2)로부터 입력되는 전압과 내부에서 발생된 기준 전압을 비교하여 단자(2)의 전원 전압을 감시한다.
기준 전력 생성 회로(1105)는 스위칭 제어 IC(110) 내의 동작에 필요한 기준 전압을 공급한다. 정확한 기준 전압이 생성되지 않으면 NOR 회로(1109)가 이를 통지받아서 출력을 중지한다.
전압 저하를 검출하는 검출 회로로부터의 출력이 입력되는 단자(3)는, 플라이백 전압을 감시해서 전압 진폭이 가장 낮을 때의 타이밍을 검출한다. 오동작을 방지하기 위해서, 타이밍 생성 신호는 원-샷 회로(1104)를 통해 플립-플롭(1108)에 대한 출력으로 전달된다.
플립-플롭(1108)의 출력은 NOR 회로(1109)에 접속된다. 그 출력에 기초하여, 구동 회로(1110)가 동작하여 단자(7)에 접속되어 있는 변압기의 1차 권선을 구동하는 메인 FET로서의 역할을 하는 스위칭 소자(108)를 온/오프 시킨다.
단자(4)는 피드백 입력을 행하는 피드백(FB) 단자이고, 단자(5)는 GND 단자이고, 단자(6)는 전류 검출 단자이다. 스위칭 제어 IC(110)는 피드백 단자(4)의 입력 전압과 전류 검출 단자(6)의 입력 전압을 비교하고, 전류 검출 단자(6)의 입력 전압이 더 커지면 출력 플립-플롭(1108)을 재설정한다. 이 결과, 구동 회로(1110)는 Lo를 출력해서 스위칭 소자(108)를 오프 시킨다.
다음으로, 본 실시예에 따른 경부하 운전 동안의 동작에 대해서 설명한다. 단자(4)는 비교기(1103)에 접속되고, 비교기(1103)에 의해 전압원(1107)과 비교된다. 비교기(1103)의 출력은 원-샷 회로(1104)의 CLR 단자에 접속된다. FB 단자(4)의 전압이 떨어지면 출력이 오프되고, 구동 출력이 낮아진다. 따라서, 경부하 운전 동안 FB 단자(4)에 대한 전압이 떨어지면, 스위칭 제어 IC(110)가 스위칭 동작을 중지한다.
그 후, FB 단자(4)에 대한 전압이 펄스 중지 전압 이상에 도달하면, 스위칭 제어 IC(110)가 스위칭 동작을 재개한다. 이 결과, 출력 전압 리플(ripples)이 증가하는 경우에도 FB 단자(4)에 오버슈팅(overshooting) 또는 언더슈팅(undershooting)이 발생하고, 연속적으로 긴 사이클인 버스트 사이클이 설정된다.
제1 실시예의 스위칭 제어 IC(110)와 본 실시예의 상이한 점은 제어 단자에 타이머 회로(1201)가 부가되는 점이다. 타이머 회로(1201)는 비교기(1103)로부터의 출력에 기초하여 그 동작을 개시하고, 원-샷 회로(1104)의 CLR 단자에 접속된다. 스위칭 제어 IC(110)의 외부에 위치된 단자(1202)에 의해 타이머 회로(1201)의 동작이 제어될 수 있다.
타이머 회로(1201)의 내부 회로는 결합된 원-샷 회로와 타이머를 포함한다. 내부 회로는 첫번째 동작에서 아무것도 행하지 않고, 비교기(1103)의 출력을 원-샷 회로(1104)에 전달한다. 비교기(1103)의 다음 출력에 기초하여, 내부 회로는 타이머 회로(1201)에 의해 결정되는 주기 동안 출력을 중지하고, 그 후 비교기(1103)의 출력을 원-샷 회로(1104)에 전달한다.
예를 들어, 단자(1202)의 전압에 기초하여 타이머 회로(1201)의 동작 주기가 결정된다. 예를 들어, 저항이 GND 단자(5)에 접속되고, 전류가 전원으로부터 단자(1202)로 공급된다. 그에 따라, 단자(1202)의 전압은 단자(1202)의 외부에 위치된 저항에 의해 변할 수 있다. 타이머 회로(1201)는 단자(1202)의 전압에 기초하여 타이머의 동작 주기를 결정한다. 따라서, 단자(1202)와 GND 단자(5) 사이에 접속된 저항의 값에 기초하여, 짧은 사이클측의 버스트 주기가 변할 수 있다.
본 실시예는 단자(1202)의 전압에 기초하여 타이머 회로(1201)의 동작 주기가 변하는 예를 취해 설명되었다. 하지만, 다른 방법에 의해 제어가 수행될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 단순한 회로에 의해 변압기의 비트 소리가 감소될 수 있다.
제1 및 제2 실시예는, 스위칭 전원의 일례로서 의사-공진 시스템에 기초한 스위칭 전원을 예로 들어 설명되었다. 하지만 의사-공진 시스템에 한정되지 않고, 다른 시스템의 스위칭 전원에 적용될 수 있다.
다음으로, 제3 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예는, 변압기의 2차 권선의 전압을 정류한 후의 취득된 전압을 직접 출력하지 않는 오프-모드를 갖는 스위칭 전원에 있어서 경부하 운전 동안 제어가 수행된다는 점에서 제1 및 제2 실시예와 상이하다.
오프-모드를 갖는 스위칭 전원의 경우, 경부하 운전시의 버스트 동작 동안, 변압기의 에너지를 2차측에 방전하는 주기(이하, 방전 주기)에 기초하여 오프-주기가 결정된다. 방전 주기는 출력 전압을 감소시킴으로써 변한다. 따라서, 출력 전압을 감소시키도록 제어를 수행함으로써 버스트 동작 동안의 펄스 간격이 제어될 수 있다.
특히, 의사-공진 시스템의 스위칭 전원과 RCC(ringing choke converter) 시스템의 스위칭 전원의 경우, 변압기의 에너지의 2차측에 대한 방전 주기에 기초하여, 오프-주기가 결정된다.
방전 주기는, 변압기의 에너지가 일정하면 2차측 인덕턴스와 2차측 출력 전압에 기초하여 결정된다. 따라서, 출력 전압을 감소시키면 방전 주기를 연장할 수 있다. 방전 주기가 변압기의 공진 사이클의 1/2로 설정되면, 제1 및 제2 실시예의 경우에서와 같이, 변압기로부터의 비트 소리가 감소될 수 있다.
도 9a는 본 실시예에 따른 회로의 예를 나타낸다. 통상 운전 동안에는 스위치(131)가 온되고, 경부하 운전 동안에는 오프된다. 스위치(131)을 오프시키면 출력 전압의 목표값을 낮게 할 수 있다. 도 9b는 목표 전압이 저하되기 전의 상태의 파형을 나타내고, 도 9c는 목표값이 저하된 후의 파형을 나타낸다.
도 9b 및 9c는, FET(108)의 드레인-소스 전압 파형(11-01), 드레인 전류 파형(11-02), 2차 다이오드의 순방향이 정방향인 전류 파형(11-03), 즉, 변압기의 2차 권선의 전류를 나타낸다. 통상 운전 동안의 부하에서는 출력 전압이 높으므로, 2차 권선의 전류의 감쇄의 기울기가 크다.
한편, 경부하 운전 동안에는, 출력 전압이 낮으므로 2차 권선의 전류의 감쇄가 완만해져 펄스 간격을 연장시킨다. 경부하 운전 동안 임의의 중간 전압의 인가를 방지하기 위해서, 부하 스위치에 의해 전압이 출력되지 않는 구성이 채용될 수 있다.
(스위칭 전원의 적용예)
예를 들어 프린터, 복사기 또는 팩시밀리 머신과 같은 화상 형성 장치의 저전압 전원으로서 스위칭 전원이 적용될 수 있다. 또한, 화상 형성 장치에 있어서의 제어 유닛인 컨트롤러 또는 용지를 반송하는 반송 롤러의 구동 유닛인 모터에 전력을 공급하기 위한 전원으로서 스위칭 전원이 적용될 수 있다.
도 14a는 화상 형성 장치의 일례인 레이저 빔 프린터의 개략 구성을 나타낸다. 레이저 빔 프린터(200)는, 잠상을 형성하는 감광 드럼(213)(화상 캐리어)과, 화상 형성 유닛(211)으로서 감광 드럼(213)에 형성된 잠상을 토너에 의해 현상하는 현상 유닛(212)을 포함한다. 감광 드럼(213) 상에 현상된 토너 화상은 카세트(216)로부터 공급된 기록 매체인 시트(도시하지 않음)에 전사되고, 시트에 전사된 토너 화상은 정착 디바이스(214)에 의해 정착되어 트레이(215)로 배출된다.
도 14b는 전원으로부터 화상 형성 장치의 제어 유닛으로서의 컨트롤러와 구동 유닛으로서의 모터로의 전력 공급 라인을 나타낸다. 상술한 스위칭 전원은, 화상 형성 장치의 화상 형성 동작을 제어하는 CPU(central processing unit)(310)를 포함하는 컨트롤러에(300)와, 화상 형성을 위한 구동 유닛인 모터(312, 313)에 전력을 공급하는 저전압 전원으로서 적용될 수 있다.
공급되는 전력의 일례로서, 3.3볼트의 전압이 컨트롤러(300)에 공급되고, 24볼트의 전압이 모터에 공급된다. 예를 들어, 모터(312)는 시트를 반송하는 반송 롤러를 구동하고, 모터(313)는 정착 디바이스(214)를 구동한다.
화상 형성 장치가 동작하고 있지 않을 때 에너지-절약 모드로 변경되면, 스위칭 전원이 출력되는 전압을 감소시킴으로써 경부하 상태로 변경하고, 상술한 스위칭 동작으로 변경함으로써 비트 소리가 감소되어 화상 형성 장치를 조용하게 동작시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 스위칭 동작의 제어는 화상 형성 장치에 한정되지 않고 다른 전자 디바이스에 대한 저전압 전원으로서 적용될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 기재된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 모든 변형, 동등한 구성 및 기능을 포함하도록 최광의 해석에 따라야 한다.

Claims (20)

  1. 변압기;
    상기 변압기의 1차측에 공급되는 전압을 스위칭하도록 구성된 스위칭 유닛;
    상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압을 출력하도록 구성된 출력 유닛; 및
    상기 스위칭 유닛을 연속적으로 구동하는 상태로부터 미리 정해진 사이클로 상기 스위칭 유닛을 2회 이상 턴온하는 동작을 반복하는 상태로 변하는 경우에 상기 스위칭 유닛이 2회 이상 턴온되는 오프-주기를 상기 변압기의 공진 주기에 따라 설정하도록 구성된 오프-주기 설정 유닛을 포함하는, 스위칭 전원.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오프-주기 설정 유닛은, 상기 변압기가 구동될 때 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 상기 변압기의 공진 사이클의 1/2이 되게 설정하는, 스위칭 전원.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛을 구동함으로써 발생되는 구동 펄스는, 2개 이상의 파(wave)의 펄스를 포함하고, 2개의 파의 펄스 사이의 간격인 오프-주기가 스위칭되는, 스위칭 전원.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오프-주기 설정 유닛은 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 강제적으로 설정하는, 스위칭 전원.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 경부하 운전 동안 전원 전압을 감소시키는, 스위칭 전원.
  8. 화상 형성 장치로서,
    화상을 형성하도록 구성된 화상 형성 유닛;
    상기 화상 형성 유닛의 동작을 제어하도록 구성된 제어 유닛; 및
    상기 제어 유닛에 전력을 공급하도록 구성된 스위칭 전원을 포함하고,
    상기 스위칭 전원은,
    변압기;
    상기 변압기의 1차측에 공급되는 전압을 스위칭하도록 구성된 스위칭 유닛;
    상기 변압기의 2차측에 발생되는 전압을 출력하도록 구성된 출력 유닛; 및
    상기 스위칭 유닛을 연속적으로 구동하는 상태로부터 미리 정해진 사이클로 상기 스위칭 유닛을 2회 이상 턴온하는 동작을 반복하는 상태로 변하는 경우에 상기 스위칭 유닛이 2회 이상 턴온되는 오프-주기를 상기 변압기의 공진 주기에 따라 설정하도록 구성된 오프-주기 설정 유닛을 포함하는, 화상 형성 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 오프-주기 설정 유닛은, 상기 변압기가 구동될 때 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 상기 변압기의 공진 사이클의 1/2이 되게 설정하는, 화상 형성 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛을 구동함으로써 발생되는 구동 펄스는, 2개 이상의 파의 펄스를 포함하고, 2개의 파의 펄스 사이의 간격인 오프-주기가 스위칭되는, 화상 형성 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 오프-주기 설정 유닛은 상기 스위칭 유닛의 오프-주기를 강제적으로 설정하는, 화상 형성 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 경부하 운전 동안 전원 전압을 감소시키는, 화상 형성 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 전원의 출력 유닛으로부터 출력된 전압은 상기 화상 형성 장치를 구동하도록 구성된 구동 유닛에 공급되는, 화상 형성 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 화상 형성 장치가 화상 형성을 수행하지 않는 에너지-절약 상태에서, 상기 제어 유닛이 상기 스위칭 전원에 신호를 출력하여 상기 스위칭 전원을 경부하 상태로 스위칭하는, 화상 형성 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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