CN102299637B - 开关电源和具有该开关电源的图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关电源和具有该开关电源的图像形成设备。该开关电源包括：变压器；开关单元，被配置成切换提供给变压器的初级侧的电压；和输出单元，被配置成输出在变压器的次级侧产生的电压，其中，当输出单元输出第一电压时开关单元的开关周期被设置为预定时间段，而当输出单元输出低于第一电压的第二电压时，第一时间段和第二时间段被设置为比所述预定时间段更长，并被设置为彼此不同。

Description

开关电源和具有该开关电源的图像形成设备

技术领域

本发明涉及产生直流电压的开关电源。

背景技术

自激振荡型开关电源(此后称为开关电源)是已知的电源，其把直流电压转换为适于在设备中使用的恒定电压。在这种情况下，通过整流和平滑从商用电源输入的交流电压来获取直流电压。开关电源通常被设计成当被加载到具有电源的电子装置所要求的最高电平时产生最大效率。因此，开关电源上较轻的负载(即轻负载状态)使开关电源的效率降低。因此，配备自振荡开关电源的电子装置被配置成在装置未被操作时进入休眠模式以减小功耗。

在休眠模式中，开关电源不连续地振荡，而是通过以预定间隔重复振荡和停止振荡来间歇地振荡(此后称为间歇振荡操作)以便在减小功耗的同时防止开关操作的效率损失。通过把指示停止振荡的信号从开关电源的次级侧传送到初级侧，并把常规序列模式切换到间歇振荡操作模式来控制该操作。例如在日本专利申请公开No.2003-284340中讨论了这种间歇振荡操作。在该间歇振荡操作中，开关电源中的开关器件(例如场效应晶体管：MOSFET)被保持导通比正常情况下更长的时间，减少开关操作的次数，这防止了操作效率的降低。例如通过使用微型计算机中包括的定时器来测量时间，并以适于电源电路的常数和适于要被连接的负载的间隔间歇地振荡，可以控制间歇振荡操作。

但是，当执行间歇振荡操作时出现了下面描述的问题。人们发现在间歇振荡操作中，从变压器产生了噪声。该噪声在周期为振荡操作之间的间隔的频率的倍数处具有强度峰值。图9是示出在以10KHz的频率执行间歇振荡操作的情况下来自变压器的噪声的例子的图，水平轴代表频率并且垂直轴代表噪声强度。图9表明变压器产生了表现出频率特性的噪声，其中噪声的强度峰值离散地分布。这种表现出频率特性的噪声是由变压器的机械振动所产生的噪声的频率和开关器件的驱动频率的高频分量组合造成的。也已经知道这种噪声的范围处于人类可听度内，并且对于人耳来说是讨厌的噪声。换句话说，在间歇振荡操作期间，功耗可以被减小而不降低开关电源的效率，但是包括开关电源的电子装置产生了讨厌的噪声。

发明内容

本申请的发明实现了在开关电源的间歇振荡操作期间减少变压器所产生的讨厌的噪声。

根据本发明的一个方面，提供了一种开关电源，包括：变压器；开关单元，被配置成切换提供给变压器的初级侧的电压；和输出单元，被配置成输出在变压器的次级侧产生的电压；其中，当输出单元输出第一电压时开关单元的开关周期被设置为预定周期，而当输出单元输出低于第一电压的第二电压时，开关周期的第一时间段和第二时间段被设置为比所述预定周期更长，并被设置为彼此不同。

从下列参考附图对示范性实施例的详细描述，本发明进一步的特征和方面将变得清晰。

附图说明

包括在说明书中并组成其一部分的附图与描述一起示出了本发明的示范性实施例、特征和方面，用来说明本发明的原理。

图1示出了根据第一示范性实施例的开关电源的电路。

图2示出了根据第一示范性实施例的开关电源的自激振荡停止信号产生单元的结构。

图3根据第一示范性实施例示出了振荡停止信号的波形和来自振荡停止信号产生单元的随机值之间的关系。

图4A和图4B示出了由第一示范性实施例的隔离变压器产生的噪声的频率特性。

图5示出了根据第二示范性实施例的开关电源的振荡停止信号产生单元的结构。

图6根据第二示范性实施例示出了振荡停止信号的波形和来自振荡停止信号产生单元的计数值之间的关系。

图7示出了根据第三示范性实施例的开关电源的振荡停止信号产生单元的结构。

图8根据第三示范性实施例示出了振荡停止信号的波形和来自振荡停止信号产生单元的随机值之间的关系。

图9示出了常规隔离变压器产生的噪声的频率特性。

图10A和图10B示出了具有根据本发明的开关电源的例子。

具体实施例

下面将参考附图详细描述本发明的各种示范性实施例、特征和方面。

第一示范性实施例的自激振荡型开关电源(此后称为开关电源)的特征在于，针对每一振荡，随机地改变间歇振荡操作的间隔，使得从变压器不产生表现出使噪声的强度峰值分布于确定的频率处的频率特性的声音。

描述第一示范性实施例。图1示出了根据第一示范性实施例的开关电源的电路结构。根据本示范性实施例的开关电源的电路结构包括具有初级绕组L21、次级绕组L22和反馈绕组L23的隔离变压器T21和具有二极管D11、D12、D13和D14作为整流器件的二极管电桥。该电路结构还包括平滑电容器C11、起动电阻器R21、电阻器R24、具有控制端子的开关器件Q21、具有控制端子的开关器件Q22和具有控制端子的开关器件Q23。该电路结构还包括具有发光二极管104a(在次级侧)和光电晶体管104b(在初级侧)的光耦合器PC21，具有二极管D21和电容器C23的整流和平滑电路101，具有电阻器R26、R27和R29、电容器C24和分路调节器IC21的误差检测电路102，以及振荡停止信号产生电路103。在本示范性实施例中，开关器件Q21是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，并且器件Q22和Q23是晶体管。

描述开关电源的电路中的元件之间的连接。隔离变压器T21的初级绕组L21在其负端连接到开关器件Q21的电流流入端子，而在其正端连接到起动电阻器R21的一端。起动电阻器R21的另一端连接到开关器件Q21的控制端子、具有电容器C21和电阻器R23的串联电路的一端、电阻器R22的一端、开关器件Q22的电流流入端、以及具有光耦合器PC21的光电晶体管104b和电阻器R25的串联电路的光电晶体管电流流入侧。

电阻器R22的另一端连接到开关器件Q21和开关器件Q22的电流流出端、电容器C22的一端、以及隔离变压器T21的反馈绕组L23的负电极侧。具有电容器C21和电阻器R23的串联电路的另一端被连接到隔离变压器T21的反馈绕组L23的正电极侧和电阻器R24的一端。电阻器R24的另一端连接到开关器件Q22的控制端子、电容器C22的另一端、以及具有光耦合器PC21的光电晶体管104b和电阻器R25的串联电路的光电晶体管电流流出端。

整流和平滑电路101连接到隔离变压器T21的次级绕组L22，使得当开关器件Q21关断时电流流入次级绕组L22中。误差检测电路102把整流和平滑电路101的输出电压和基准电压进行比较，并输出对应于这些电压之间的差的电压。误差检测电路102在其输出端连接到光耦合器PC21的发光二极管104a的阴极侧并通过电阻器R30连接到开关器件Q23的电流流入端子。开关器件Q23的电流流出端子连接到整流和平滑电路101的低压侧输出。开关器件Q23的控制端子连接到振荡停止信号产生电路103的输出。

描述开关电源电路中的元件的功能。包括二极管D11、D12、D13和D14的二极管电桥对从商用电源提供的交流电压执行全波整流。平滑电容器C11在二极管电桥的全波整流之后平滑电压以产生直流电压。隔离变压器T21包括初级绕组L21、次级绕组L22和反馈绕组L23。在本示范性实施例中是MOSFET的开关器件Q21包括控制端子，控制端子控制流过隔离变压器T21的初级绕组L21的电流的导通/非导通(此后称为导通和关断)。控制端子接通和关断开关器件Q21以便间歇地使电流流过隔离变压器T21的初级绕组L21。整流和平滑电路101包括二极管D21和电容器C23，并且在开关器件Q21关断时平滑和整流跨过隔离变压器T21的次级绕组L22的电压，以便产生DC电压。

误差检测电路102把电压输入到分路调节器IC21的基准端子，其中来自整流和平滑电路101的输出电压被电阻器R26和R27分压。具有内部基准电压的分路调节器IC21是把基准电压和输入到基准端子的电压进行比较并且在其阴极端子产生对应于所比较的电压之间的差的电压的器件。误差检测电路102包括由电容器C24和电阻器R29组成的电路，其中该电路被用于相位补偿。光耦合器PC21包括设置在隔离变压器T21的次级侧的发光二极管104a和设置在初级侧的光电晶体管104b。光耦合器PC21用作被配置成把输出从次级转移到初级的信号转移单元。对应于来自分路调节器IC21的阴极电压的电流流过光耦合器PC21的发光二极管104a以便发光，所述光被光电晶体管104b接收并作为电流而被转移。

在加电时当来自起动电阻器R21的电流对电容器C21充电并且跨过开关器件Q21的控制端子的电压上升时，开关器件Q21导通。在连续振荡期间，当跨过隔离变压器T21的反馈绕组L23产生电压时(这也称为振铃(ringing))，开关器件Q21导通。当存储在隔离变压器T21中的能量通过次级绕组L22完全释放到次级侧时出现振铃。当开关器件Q22导通并且跨过开关器件Q21的控制端子的电压下降时，开关器件Q21关断。开关器件Q22的控制端子配备了电容器C22，并且当开关器件Q21导通并且跨过隔离变压器T21的反馈绕组L23的电压上升时，电容器C22通过电阻器R24被充电。电阻器R24确定了开关电源的最小振荡频率。通过开关器件Q21的控制端子的电流流入光耦合器PC21的光电晶体管104b并对其充电。

开关器件Q21的导通时间取决于电容器C22的充电速率。这是因为当跨过电容器C22的电压超过跨过开关器件Q22的控制端子的阈值电压时，开关器件Q22导通并且开关器件Q21关断。电容器C22被来自电阻器R24的电流和来自光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流之和充电。来自光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流根据跨过次级侧上的误差检测电路102的输出电压而变化。

来自误差检测电路102的输出在来自次级侧的输出电压变得较高时降低，而当来自次级侧的输出电压变得较低时增大。因此，来自光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流在来自次级侧的输出电压变得较高时较大，而当来自次级侧的输出电压变得较低时较小。换句话说，当来自次级侧的输出电压变得较高时，光耦合器PC21导通较短的时间段，而当来自次级侧的输出电压变得较低时导通较长的时间段。在本示范性实施例中开关电源的最大导通时间段由电阻器R24和电容器C21确定。如果一个电阻器被与电容器C21并联设置，则导通时间受该电阻器影响。

这里，当具有开关电源的电子装置工作于重负载下时(例如在电子装置的正常模式中)，振荡停止信号产生电路103把开关器件Q23的控制端子设置为低电平输出状态。因此，如上所述，开关电源执行连续振荡操作。相反，当在轻负载下装置处于休眠模式中(例如在电子装置的节电模式或者轻负载模式中)时，振荡停止信号产生电路103重复地把高/低脉冲信号输出到开关器件Q23的控制端子。具体来说，振荡停止信号产生电路103间歇地把脉冲信号施加于开关器件Q23的控制端子，使得开关器件Q23在间歇的导通/关断模式和静止的关断模式之间切换。这使得开关电源能够执行间歇振荡操作。

虽然开关器件23的控制端子被设置为处于高状态，但是独立于来自误差检测电路102的输出而受电阻器R28限制的电流流过光耦合器PC21的次级侧上的发光二极管104a。该电流充分大于正常连续振荡模式中的电流，因此在到达光耦合器PC21的初级侧上的发光二极管104b时，该电流导致跨过电容器C22的电压立刻上升。这使开关器件Q22导通，并关断开关器件Q21。当这个状态持续了开关电源的振荡频率的二到二十倍那么长的时段时，隔离变压器T21的能量被释放，并且开关电压的初级侧进入与操作之前相同的模式。

相反，开关电源的次级侧在较短的时间段产生具有较小负载的输出，因此输出电压一般可以被保持原样而无变化。一旦开关器件Q23的控制端子从高状态返回低状态，通过光耦合器PC21的次级侧上的发光二极管104a的电流就返回到其原始状态，使得通过光耦合器PC21的初级侧上的光电晶体管104b的电流大致返回其原始状态。在因电阻器R24所致的电流引起的跨过光电晶体管104b的电压降被设置得大于开关器件Q22的阈值电压的情况下，开关器件Q22保持导通，并且通过起动电阻器R21的电流完全流入开关器件Q22中。因此，开关器件Q21不导通，并且开关电源被保持在被停止状态中。

根据经过的时间，存储在整流和平滑电路101的电容器C23中的电荷被负载使用，并且次级侧上的输出电压逐渐降低。结果，误差检测电路102的输出电压增大并且通过光耦合器的初级侧上的光电晶体管104b的电流降低。当电流引起的跨过电阻器R24的电压降被设置得小于开关器件Q22的阈值电压时，电容器C21通过起动电阻器R21被充电，开关器件Q21导通，并且开关电源开始振荡。如上所述，当通过电阻器R24的电流达到预定值时，开关电源开始振荡，通过电阻器R24的电流是误差检测电路102的输出电压，换句话说是次级侧上的输出电压。因此，在脉冲被施加于开关器件Q23的模式中，当次级侧上的输出电压的振荡被停止时的最小电压可被电阻器R24独立于所施加的脉冲的状态设置。描述最小电压的设置。

提供下列等式，其中“if”表示通过光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流，vf表示分路调节器IC21的阴极电压，vo是次级侧上的输出电压，Vr表示分路调节器IC21的基准电压，vc表示跨过电容器C24的电压，并且“a”表示光耦合器PC21的电流转移比率：对于其中负载电流是Io的稳态，IF、Vr、Vo和Vc分别表示if、vf、vo和vc。在等式中，大写字母字符是常量，而小写字母字符是变量。

vf＝Vr+Vc+b(Vr-cvo)    等式1

if＝a(vo-vf)/R28       等式2

Vf＝Vr+Vc              等式3

Vr＝cVo                等式4

If＝a(Vo-Vf)/R28       等式5

在针对分路调节器IC21的阴极电压vf的等式1中，常量b代表由电阻器R26和R27的组合电阻、电阻器R29以及分路调节器IC21组成的反相放大器的放大因子。常量c代表电阻器R26和R27之间的电压比。等式1给出了相对于分路调节器IC21的vo的小变化的阴极电压vf，并且跨过电容器C24的电压被视为固定值，所以该电压用Vc代表。等式2给出了分路调节器IC21的阴极电压和通过光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流之间的关系。等式2基于跨过光耦合器PC21的发光二极管104a没有电压降的假设。等式3给出了分路调节器IC21在其稳态中的阴极电压，并且等式4给出了分路调节器的基准电压。等式5给出了分路调节器IC21在其稳态中的阴极电压和通过光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流之间的关系。从这些等式，可以导出下列关系表达式。

if＝If-a(1/c+b)(Vr-cvo)/R28    等式6

在等式6中，常量Vr、b和c可以被视为固定值。通过光电晶体管104b的电流If在其稳态由通过开关电源的负载电流确定。当假设操作限于轻负载时，电流If被视为在极小的范围内变化。

根据等式6，通过光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流If和次级侧上的输出电压vo之间的关系取决于光耦合器PC21的电流转移比“a”。当通过光耦合器PC21的光电晶体管104b的电流if已经达到预定值时，开关电源从振荡停止状态转变到振荡开始状态。因此，当振荡被停止时次级侧上的最小输出电压是稳定的，取决于光耦合器PC21的电流转移比“a”。换句话说，如果光耦合器PC21的电流转移比“a”只在极小的范围内变化，则当振荡被停止时可以使次级侧上的最小输出电压大致稳定，而与脉冲波形和负载无关。

在本示范性实施例中最小输出电压的上述设置条件是说明性的例子，并且电路结构还可以包括用于通过去除噪声来防止故障的电容器和电阻器。

图2示出了振荡停止信号产生电路103的结构。振荡停止信号产生电路103包括中央处理单元(CPU)201、作为非易失性存储器的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)202、随机数产生单元203和脉冲信号产生单元204。描述这些元件。

CPU 201控制随机数产生单元203和脉冲信号产生单元204的操作。EEPROM 202存储用于停止开关电源的电源电路中的振荡的时段和最优振荡时段的信息。在间歇振荡操作中，当电路响应于来自开关器件Q23的控制端子的指令停止振荡时停止振荡的时段开始，而当电路恢复振荡时结束。最优振荡时段落在间歇振荡操作期间最有效率地执行振荡的时间段上，处于振荡被恢复之后直到振荡响应于来自控制端子的指令被停止的时段内。使用电源电路的次级侧上的电路常数和要连接的负载大小计算和设置这两个时段。在本示范性实施例中，停止振荡的时段和最优振荡时段被预先计算以便存储在EEPROM 202中。

当从脉冲信号产生单元204接收到指示随机数产生的信号时，随机数产生单元203使用其内部电路产生伪随机数，并把所产生的随机数传送到脉冲信号产生单元204。在本示范性实施例中，使用伪随机数，该伪随机数通过顺序和连续地输出由大约100个随机数组成的数字序列而被产生。或者，可以通过在存储区域中存储随机数表格并参考该表格依次产生伪随机数来产生该伪随机数。

脉冲信号产生单元204接收存储在EEPROM 202中的停止振荡的时段和最优振荡时段的信息，以及从随机数产生单元203传送的随机数，并确定每一个脉冲的脉冲间隔。脉冲宽度被设置为范围在开关电源的振荡频率的2到大约20倍。本示范性实施例中的脉冲宽度被设置为在开关电源的振荡频率的大约10倍范围内。通过把随机值作为差值添加到基准值来设置脉冲间隔，基准值是停止振荡的时段和最优振荡时段之和。在将随机值校正到基准值的大约10％以内之后，差值被添加到基准值。如果脉冲间隔比振荡被停止的时段短，则在间歇振荡操作中不能轻易地按期望控制振荡频率。因此，差值被调整，使得脉冲间隔被延长以超过振荡被停止的时段。在调整以后，脉冲信号产生单元204传送脉冲到开关器件Q23的控制端子，并且也把指示产生随机数的信号传送到随机数产生单元203以便接收下一个随机值。每次传送脉冲时重复所述操作。

图3示出了在重复上面的系列操作期间，从振荡停止信号产生电路103输出的脉冲波形和输出脉冲波形的振荡停止信号产生电路103中的随机值之间的关系。在本示范性实施例中，每一个随机数具有三位，但是位数不限于三位，并且即使位数变化也能够产生类似的效果。电路根据所产生的随机数确定下一个脉冲间隔，并输出脉冲。每次脉冲被输出时，具有与前一个数字的值不同的值的下一随机数被输出，以便用来确定下一脉冲间隔。结果，针对每一脉冲，脉冲间隔被改变。

在本示范性实施例中，随机数产生单元203和脉冲信号产生单元204被包括在振荡停止信号产生电路103中，与CPU 201分离。或者，随机数产生单元203和脉冲信号产生单元204的操作可以由CPU 201根据从存储介质读取的程序代码执行。

描述本示范性实施例的效果。图4A和图4B示出了当电源电路工作于停止振荡的时段为940微秒并且最优振荡时段是2毫秒的条件下时从隔离变压器T21产生的噪声的频率特性。图4A示出了在间歇振荡操作的时段被固定到2毫秒时当电路工作时从隔离变压器T21产生的噪声的频率特性。图4A指出了在等于500Hz的倍数的频率处具有强度峰值的噪声，500Hz是间歇振荡操作的频率。图4B示出了当根据上面描述的本实施例执行脉冲间隔的变化的控制时的频率特性。图4B示出了在间歇振荡操作的时段在2ms附近被随机改变的情况下从隔离变压器T21产生的噪声的频率特性。

在这种情况下，一个脉冲间隔从八个脉冲间隔(1.99毫秒、1.98毫秒、1.97毫秒、1.96毫秒、1.95毫秒、1.94毫秒、1.93毫秒、1.92毫秒)被随机选择，并且根据所选择的脉冲间隔输出脉冲。重复这个操作以产生用作间歇振荡操作的驱动信号的脉冲信号。在这种情况下，间歇振荡操作具有不唯一的频率，导致了在等于500Hz的倍数的频率处产生的受到抑制的峰值。

在本示范性实施例中，对于间歇振荡操作，多个脉冲间隔具有彼此不同的值，但是即使只有两个脉冲间隔具有不同的值也能够获得相同的效果。具体来说，例如在图4B中示出的例子中，即使一个间隔被设置为1.99毫秒并且其他间隔被设置为2.00毫秒，也能够减小讨厌的噪声。

根据本示范性实施例，在间歇振荡操作中，导通开关器件的多个间隔被随机设置，导致在开关电源的间歇振荡操作中产生的讨厌噪声的减小。

描述第二示范性实施例。在第一示范性实施例中，每次脉冲信号产生单元输出脉冲，指示产生随机数的信号就被传送到随机数产生单元，使得由随机数产生单元产生的随机数被用来确定下一脉冲间隔。本示范性实施例与第一示范性实施例的不同之处在于使用按预定顺序输出的预定数字的计数器值而非随机数来确定脉冲间隔。这些计数器值也对于每个脉冲实现了脉冲间隔的变化，这导致减小了要产生的讨厌的噪声，在开关电源的间歇振荡操作中频率不收敛到确定值。详细描述本示范性实施例。

除了下面描述的振荡停止信号产生电路103以外，本示范性实施例的电源电路具有和第一示范性实施例类似的结构：不描述第一和第二示范性实施例之间相同的结构。

图5示出了本示范性实施例的振荡停止信号产生电路103的结构。振荡停止信号产生电路103包括CPU 501、作为非易失性存储器的EEPROM 502、计数器503和脉冲信号产生单元504。描述这些元件。和第一示范性实施例中一样，EEPROM 502存储停止振荡的时段和最优振荡时段的信息。当从脉冲信号产生单元504接收到指示计数的信号时，计数器503把计数器的计数数目递增一，并把递增的计数值传送到脉冲信号产生单元504。

脉冲信号产生单元504接收存储在EEPROM 502中的停止振荡的时段和最优振荡时段的信息和从计数器503传送的计数值，并且确定每一脉冲的脉冲间隔。和在第一示范性实施例中一样，脉冲宽度可以被设置为在大约是开关电源的振荡频率的10倍那么长的范围内。通过把计数值作为差值添加到基准值来设置脉冲间隔，基准值是停止振荡的时段和最优振荡时段之和。在将值校正到基准值的大约10％以内之后，差值被添加到基准值。如果脉冲间隔比停止振荡的时段短，则在间歇振荡操作中不能轻易地按期望控制振荡频率。因此，差值被限制，使得脉冲间隔被延长以超过振荡被停止的时段。

在本示范性实施例中，差值的校正由脉冲信号产生单元504执行。或者，可以预先产生大约10个不同的在停止振荡的时段的限制内的脉冲间隔并存储在EEPROM 502中，以便与从计数器503传送的计数值相关联地逐一输出脉冲间隔。在设置脉冲间隔以后，脉冲信号产生单元504传送信号到开关器件Q23的控制端子以输出一个脉冲，并且也传送指示对计数器503计数的信号以便接收计数值。每次传送一个脉冲就重复所述操作。

图6示出了在重复上面的系列操作期间，从振荡停止信号产生电路103输出的脉冲波形和输出脉冲波形的振荡停止信号产生电路103中的计数值之间的关系。在本示范性实施例中，计数器具有三位，但是数字不限于三位，并且任何位数能够产生类似的效果。电路根据所产生的计数值确定下一个脉冲间隔，并输出一个脉冲。每次脉冲被输出时，计数值就被更新为用来确定下一脉冲间隔的下一个值。结果，针对每一脉冲，脉冲间隔被改变。在本示范性实施例中，可以使用向上计数器而非第一示范性实施例的随机数产生单元确定脉冲间隔，所以本示范性实施例具有电路结构更简单的益处。

根据本示范性实施例，在间歇振荡操作中，多个导通开关器件的间隔被计数器随机设置，所以能够减少在开关电源的间歇振荡操作中产生的讨厌的噪声。

描述第三示范性实施例。在第一示范性实施例中，每次脉冲被脉冲信号产生单元输出，指示产生随机数的信号就被传送到随机数产生单元，并且由随机数产生单元产生的随机数被用来确定下一脉冲间隔。即使每一脉冲间隔不被逐个地改变，并且几个间隔是接连的相同时段，当从更长的时间段的观点来看脉冲间隔是分散的时，在间歇振荡操作期间能够获得不具有带有确定强度峰值的噪声的频率特性。因此，本示范性实施例特点在于下述方法：把脉冲阵列用于开关电源的间歇振荡操作以防止从变压器产生讨厌的噪声，而脉冲阵列在短期内以相等间隔输出脉冲，但是在长时间段内则以随机间隔输出脉冲。详细描述本示范性实施例。

除了下面描述的振荡停止信号产生电路103以外，本示范性实施例的电源电路具有和第一示范性实施例类似的结构：不描述第一和第三示范性实施例之间相同的结构。

图7示出了本示范性实施例的振荡停止信号产生电路103的结构。振荡停止信号产生电路103包括CPU 701、EEPROM 702和PWM信号产生单元703。CPU 701用作被配置成根据其中包括的程序代码产生随机数的随机数产生单元。CPU 701也接收存储在EEPROM 702中的停止振荡的时段和最优振荡时段的信息，并且使用所产生的随机数确定脉冲宽度和脉冲间隔。脉冲宽度被设置为在大约是开关电源的振荡频率的10倍那么长的范围内。通过把计数值作为差值添加到基准值来设置脉冲间隔，基准值是停止振荡的时段和最优振荡时段之和。在将值校正到基准值的大约10％以内之后，差值被添加到基准值。如果脉冲间隔比停止振荡的时段短，则在间歇振荡操作中不能轻易地按期望控制振荡频率。因此，差值被限制，使得脉冲间隔被延长以超过振荡被停止的时段。PWM信号产生单元703从CPU 701接收脉冲宽度和脉冲间隔的值，并输出由这些值规定的脉冲。

图8示出了在重复上面的系列操作期间，从振荡停止信号产生电路103输出的脉冲波形和输出脉冲波形的振荡停止信号产生电路103中的随机值之间的关系。电路以由当前设置的随机值确定的脉冲间隔持续输出脉冲，直到随机值被更新为下一随机值为止。当CPU 701计算下一随机值并切换到新随机值的设置时，当设置新值以后输出第一个脉冲时，脉冲间隔被改变。结果，在输出了预定数量的具有相等间隔的脉冲以后，脉冲间隔被改变。在本示范性实施例中，如图8中所示，脉冲受到控制，使得第一组三个脉冲以相同的两个间隔被输出，第二组四个脉冲以相同的三个间隔(与前一脉冲间隔不同)被输出，然后第三组三个脉冲以相同的两个间隔(和前一脉冲间隔不同)被输出。在本示范性实施例中，不针对每一脉冲改变脉冲间隔，并且能够很容易地切换，所以本示范性实施例具有比第一示范性实施例中更简单的电路结构的益处。

如上所述，根据本示范性实施例，使用了控制脉冲间隔的简单方式，其中预定数量的相等脉冲间隔被顺次地使用，所以可以减少在开关电源的间歇振荡操作期间在其中产生的讨厌的噪声。

描述本发明的开关电源可应用的例子。本发明可应用到用于例如打印机、复印机和传真机的图像形成设备的低压电源。本发明可用来把电力提供给用作图像形成设备中的控制单元的控制器，并且可以用作电机的电源，该电机用作输送纸张的输送辊的驱动单元。

图10A示意性地示出了作为图像形成设备的激光束打印机的结构。激光束打印机200包括：具有用作图像承载构件的感光鼓213的图像形成单元211，在感光鼓213上形成潜像，以及被配置成使用调色剂对感光鼓213上的潜像进行显影的显影单元212。感光鼓213上被显影的调色剂图像被转印到作为从纸盒216提供的记录介质的纸张(未示出)。纸张上的调色剂图像被定影单元214定影，并且纸张被释放到托盘215。图10B示出了作为图像形成设备的控制单元的控制器和从电源到用作驱动单元的电机的电源线。开关电源可用来把电力提供给具有控制图像形成设备的图像形成操作的CPU 310的控制器300，并作为低压电源把电力提供给用作用于图像形成的驱动单元的电机312和313。例如，开关电源能够给控制器300提供3.3V的电力，并且给电机提供24V的电力。

例如，电机312驱动输送纸张的输送辊，并且电机313驱动定影单元214。在图像形成设备未被操作时(不形成图像)，当图像形成设备从控制器接收到指令后进入节电模式时，开关电源降低输出电压，并进入轻负载状态。因此，开关电源转到上述开关操作模式以减少其差频声，实现减小图像形成设备的噪声。在上面示范性实施例中描述的开关操作的这种控制可被作为低压电源不仅应用于上述图像形成设备，也可应用于其他电子设备。

虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示范性实施例。下列权利要求的范围要依据最宽泛的解释以包括所有修改、等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种开关电源，包括：

变压器；

开关单元，被配置成切换提供给变压器的初级侧的电压；

输出单元，被配置成输出在变压器的次级侧产生的电压；和

设置单元，被配置成在从输出单元输出的电压是第一电压的情况下，使开关单元连续振荡并且将开关单元的开关周期设置为第一开关周期，以及在从输出单元输出的电压是比第一电压低的第二电压的情况下，将开关单元的开关周期设置为比第一开关周期长的第二开关周期；

其中，在设置单元设置第二开关周期的情况下，在开关元件至少三次或更多次被接通的时间段中，以从第一次接通开关元件到第二次接通开关元件的第一时间段短于从第二次接通开关元件到第三次接通开关元件的第二时间段这样的方式来控制接通开关元件的定时，并且以连续重复开关周期这样的方式来控制开关元件。

2.如权利要求1所述的开关电源，还包括：

信号转移单元，被配置成把对应于从输出单元输出的电压的信号转移到变压器的初级侧；和

误差检测单元，被配置成把对应于从输出单元输出的电压和基准电压之间的差的电压输出到信号转移单元，

其中，当输出单元输出第二电压时，误差检测单元把控制开关周期的信号添加到误差检测单元的输出。

3.如权利要求1所述的开关电源，还包括被配置成设置开关周期的计数器。

4.一种图像形成设备，包括：

图像形成单元，被配置成形成图像；

控制单元，被配置成控制图像形成单元的操作；

开关电源，被配置成向控制单元提供电力，其中，开关电源包括变压器、被配置成执行提供给变压器的初级侧的电压的切换的开关单元，和被配置成输出在变压器的次级侧产生的电压的输出单元；和

设置单元，被配置成在从输出单元输出的电压是第一电压的情况下，使开关单元连续振荡并且将开关单元的开关周期设置为第一开关周期，以及在从输出单元输出的电压是比第一电压低的第二电压的情况下，将开关单元的开关周期设置为比第一开关周期长的第二开关周期；

其中，在设置单元设置第二开关周期的情况下，在开关元件至少三次或更多次被接通的时间段中，以从第一次接通开关元件到第二次接通开关元件的第一时间段短于从第二次接通开关元件到第三次接通开关元件的第二时间段这样的方式来控制接通开关元件的定时，并且以连续重复开关周期这样的方式来控制开关元件。

5.如权利要求4所述的图像形成设备，还包括：

信号转移单元，被配置成把对应于从输出单元输出的电压的信号转移到变压器的初级侧；和

误差检测单元，被配置成把对应于从输出单元输出的电压和基准电压之间的差的电压输出到信号转移单元，

其中，当输出单元输出第二电压时，误差检测单元把控制开关周期的信号添加到误差检测单元的输出。

6.如权利要求4所述的图像形成设备，还包括被配置成设置开关周期的计数器。

7.如权利要求4所述的图像形成设备，其中，从开关电源的输出单元输出的电压被提供给被配置成驱动图像形成单元的驱动单元。

8.如权利要求4所述的图像形成设备，其中，控制单元被配置成当图像形成设备未被操作时该图像形成设备进入节电模式时把将第一电压切换到第二电压的信号输出到开关电源。