CN102545615A - 电源系统和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

一种电源系统和图像形成设备。电源系统包括：开关电源和整流/平滑电路，该开关电源被配置为在正常输出模式中输出第一输出电压；降压电路；控制开关电源在正常输出模式、低输出模式和关闭模式之间的切换的控制装置；和在正常输出模式中通过降压电路的输出进行充电并且在关闭模式中向控制装置供应电力的电存储单元，其中，当在除了正常输出模式和低输出模式之外的模式中需要充电时，控制装置控制开关电源输出第三输出电压，从而对电存储单元进行充电。

Description

电源系统和图像形成设备

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年11月5日提交的日本专利申请No.2010-249101的优先权，其公开通过引用整体并入这里。

技术领域

本发明涉及一种电源系统和一种包括电源系统的图像形成设备。

背景技术

专利文献1公开了一项技术，其中，在待机模式中，主电源控制单元停止开关电源的输出变压器的振荡并且二次电池向主电源控制单元供应电力，由此降低电力消耗。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]JP-A-7-87734

发明内容

近年来，已经要求进一步降低开关电源的电力消耗。在专利文献1中，当二次电池在待机模式中充电时，输出变压器输出24V，这导致不必要的电力消耗。

已经鉴于上述问题作出本发明并且本发明的目的在于抑制开关电源的电力消耗。

根据本发明的第一方面，提供一种电源系统，包括：开关电源，该开关电源包括其中通过初级侧的振荡在次级侧上感生电压的变压器以及整流和平滑感生电压的整流/平滑电路，并且在正常输出模式中输出第一输出电压；设置在开关电源的输出侧上并且将第一输出电压降低到第二输出电压的降压电路；控制装置，该控制装置控制开关电源在正常输出模式、其中输出电压是小于第一输出电压的第三输出电压的低输出模式和停止变压器的初级侧的振荡的关闭模式之间的切换；和在正常输出模式中通过降压电路的输出充电并且在关闭模式中向控制装置供应电力的电存储单元。当需要在除了正常输出模式和低输出模式之外的模式中充电时，该控制装置控制开关电源输出第三输出电压，从而对电存储单元进行充电。

在该电源系统中，当在除了正常输出模式和低输出模式之外的模式中需要充电时，开关电源输出第三输出电压以对电存储单元充电。因此，与其中通过高于第三输出电压的第一输出电压执行充电的情形相比，能够降低开关电源的电力消耗。

根据本发明的第二方面，在根据第一方面的电源系统中，当在关闭模式中需要充电时，控制装置可以控制开关电源输出第三输出电压，从而对电存储单元进行充电。根据这个结构，在关闭模式中，能够将电存储单元保持在充电状态中并且稳定地向控制装置供应电力。

根据本发明的第三方面，在根据第一或者第二方面的电源系统中，当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且需要充电时，控制装置可以控制开关电源输出第三输出电压，由从而对电存储单元充电。根据这个结构，因为在电存储单元处于充电状态中的情况下，模式改变为关闭模式，所以能够在关闭模式期间长时间地保持电存储单元的充电状态。

根据本发明的第四方面，根据第二或者第三方面的电源系统可以进一步包括：切换电存储单元的充电路径的切换单元，充电路径包括从降压电路向电存储单元供应充电电流的第一路径和从开关电源向电存储单元直接地供应充电电流而不通过降压电路的第二路径；和切换控制单元，当在关闭模式中需要充电时和/或当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且需要充电时，切换控制单元向切换单元输出切换信号以将充电路径设置为第二路径。

在该电源系统中，当在关闭模式中需要充电时和/或当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且需要充电时，电存储单元的充电路径被切换为并不通过降压电路的第二路径。因此，在电存储单元被充电时，能够防止降压电路的不必要的电力消耗。

根据本发明的第五方面，在根据第四方面的电源系统中，当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且电存储单元被充电时，切换控制单元可以当来自开关电源的输出电压被从第一输出电压降低为第三输出电压时向切换单元输出切换信号以将充电路径从第一路径切换为第二路径。

通常，电存储单元的耐受电压是大约几十伏特。因此，当施加高于耐受电压的电压时，担心的是，将加速劣化并且产品的寿命将缩短。在该电源系统中，当来自开关电源的输出电压从第一输出电压降低为第三输出电压时，切换充电路径。因此，不存在大于耐受电压的高电压将施加到电存储单元的担心。

根据本发明的第六方面，根据第五方面的电源系统可以进一步包括检测来自开关电源的输出电压的输出电压检测单元。在由输出电压检测单元检测到的开关电源的输出电压被降低为第三输出电压的条件下，切换控制单元可以向切换单元输出切换信号以将充电路径从第一路径切换为第二路径。

如上所述，为了保护电存储单元，优选的是当来自开关电源的输出电压被从第一输出电压降低为第三输出电压时切换充电路径。作为在该时序切换充电路径的方法，例如可以使用以下方法：通过例如计算来估计将来自开关电源的输出电压从第一输出电压降低为第三输出电压所要求的时间并且在估计时间已经过去之后切换充电路径。然而，不保证来自开关电源的输出电压将被降低为计算值。因此，在上述方法中，需要确保预定的裕度并且充电路径的切换时序晚于当来自开关电源的输出电压降低为第三输出电压时的时间。为了解决该问题，在该电源系统中，因为检测来自开关电源的输出电压，所以能够在来自开关电源的输出电压被降低为第三输出电压之后立即执行切换充电路径的操作。因此，与测量时间并且切换充电路径的方法相比，能够快速地对电存储单元充电。

根据本发明的第七方面，根据第四到第六方面中任何一项的电源系统可以进一步包括关闭降压电路的停止电路。当充电路径从第一路径切换为第二路径时，切换控制单元可以向停止电路输出停止信号以关闭降压电路。在该电源系统中，在电存储单元通过第二路径充电时，降压电路被关闭。因此，降压电路并不消耗电力并且能够减少电力消耗。

根据本发明的第八方面，根据第一到第七方面中任何一项的电源系统可以进一步包括检测电存储单元的电压的充电电压检测单元。在该电源系统中，能够基于电存储单元的电压电平适当地确定电存储单元是否需要进行充电。

根据本发明的第九方面，在根据第一到第八方面中任何一项的电源系统中，第三输出电压可以等于或者小于第二输出电压。在该电源系统中，因为降压电路的输入电压等于或者小于输出电压，所以在降压电路中的电力损耗很小。

根据本发明的第十方面，一种图像形成设备包括：根据第一到第九方面中任何一项的电源系统；高压构件，其被供应有来自电源系统的开关电源的第一输出电压的电力并且执行打印处理；第一低压构件，其被供应有来自电源系统的降压电路的第二输出电压的电力并且控制高压构件；和第二低压构件，其被供应有来自电源系统的降压电路的第二输出电压的电力并且执行接收打印数据的通信处理。当第二低压构件接收到打印数据时，第一低压构件控制高压构件执行打印打印数据的打印处理。在正常输出模式中，开关电源向高压构件供应第一输出电压并且降压电路向第一低压构件和第二低压构件供应第二输出电压。在低输出模式中，开关电源停止向高压构件供应电力并且降压电路向第一低压构件和第二低压构件供应第二输出电压。在关闭模式中，停止向高压构件和第一和第二低压构件供应电力。根据这个结构，能够抑制用于图像形成设备的电源的电力消耗。

根据本发明，能够抑制开关电源的电力消耗。

附图简要说明

将参考以下附图详细描述本发明的示例性方面，其中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的打印机的结构的框图；

图2是示出电源系统的电源装置的电路图；

图3是示出电源系统的控制装置的电路图；

图4是示出在分压比和目标输出电压之间的关系的图；

图5是示出在每一个模式中来自诸如开关电源的输出电压的图；

图6A是示出电容器的充电特性的图，图6B是示出电容器的充电特性的图；

图7是示出模式改变方式的图；

图8是示出根据第二实施例的电源系统的控制装置的电路图；

图9是示出电源系统的电源装置的电路图；

图10是示出来自开关电源的输出电压的波形的图(从24V到5V的压降)；并且

图11是示出根据第三实施例的电源系统的控制装置的电路图。

具体实施方式

<第一实施例>

将参考图1到7描述本发明的第一实施例。

1.打印机的描述

图1是示出打印机(根据本发明的“图像形成设备”的示例)1的电气结构的框图。打印机1包括打印单元2、通信单元3a、图像存储器3b和电源系统S。电源系统S包括电源装置10和控制装置80。电源装置10是用于打印机1的电源并且向打印单元2、通信单元3a、图像存储器3b和控制装置80供应电力。

打印单元2包括：例如光导鼓2a；充电设备2b，其执行对光导鼓2a的表面进行充电的充电处理；曝光设备2c，其执行在光导鼓2a的表面上形成静电潜像的曝光处理；显影设备2d，其执行使显影剂附着到形成于光导鼓2a的表面上的静电潜像以形成显影图像的显影处理；转印设备2e，其执行将显影图像转印到记录介质上的转印处理；以及固定设备2f，其执行固定转印到记录介质上的显影图像的固定处理。

打印单元2执行执行充电处理、曝光处理、显影处理、转印处理、以及固定处理的打印处理以将打印数据打印在记录介质上。通信单元3a与诸如PC的信息终端装置进行通信，并且具有接收来自信息终端装置的打印指令或打印数据的功能。图像存储器3b临时存储从信息终端装置接收到的打印数据。

在打印机1中，当通信单元3a响应于来自信息终端设备的打印指令接收打印数据时，控制装置80的主块B1指令打印单元2执行包括充电处理、曝光处理、显影处理、转印处理和固定处理的打印处理以在记录介质上打印打印数据。打印单元2的操作电压是24V并且通信单元3a、图像存储器3b和控制装置80的操作电压是3.3V。另外，打印单元2是根据本发明的“高压构件”的示例。控制装置80的主块B1是根据本发明的“第一低压构件”的示例。通信单元3a是根据本发明的“第二低压构件”的示例。

2.电路结构的描述

首先，将参考图2描述电源系统S中的电源装置10的结构。电源装置10包括开关电源20、DC-DC转换器(根据本发明的“降压电路”的示例)35、以及DC-DC转换器45。开关电源20包括整流/平滑电路21、变压器23、FET(场效应晶体管)25、整流/平滑电路27、电压检测电路29、对FET25执行开关控制的控制IC50。

整流/平滑电路21是所谓的电容器输入类型并且包括对AC电源15的AC电压(例如，220V)进行整流的桥式二极管D1以及平滑整流后的电压的电容器C1。变压器23位于整流/平滑电路21的输出侧上并且通过输入线Lin将通过对AC电压进行整流和平滑获得的输入电压Vin(约322V的DC电压)施加到变压器23的初级线圈N1。

FET 25是N沟道MOSFET并且具有连接到初级线圈N1的漏极D和接地的源极S。另外，FET 25具有连接到控制IC 50的输出端口OUT的栅极G。在这个结构中，当控制IC 50通过输出端口OUT向栅极G输出通/断信号(PWM信号)时，FET 25导通或者截止。以此方式，变压器23的初级侧振荡并且在变压器23的次级线圈N2中感生电压。

电压产生电路26被设置在变压器23的初级侧上。电压产生电路26使用二极管D2和电容器C2整流并且平滑设置在变压器23的初级侧上的辅助线圈N3中感生的电压。电压产生电路26产生大约20V的电压并且用作用于控制IC 50的电源。

整流/平滑电路27设置在变压器23的次级侧上并且包括二极管D3和电容器C3。整流/平滑电路27整流并且平滑在变压器23的次级线圈N2中感生的电压。以此方式，开关电源20通过输出线Lo1输出输出电压Vo1。另外，电压检测电路29设置在整流/平滑电路27的输出侧上。

电压检测电路29具有检测来自开关电源20的输出电压Vo1的功能和改变输出电压Vo1的目标值的功能并且包括一对检测电阻器R1和R2、分压比改变电路32、分路调节器RE1和串联连接到分路调节器RE1的发光二极管LED1。

检测电阻器R1和R2彼此串联地连接在输出线Lo1和接地之间。分压比改变电路32包括电阻器R3和晶体管33。电阻器R3具有连接到在电阻器R1和R2之间的连接点的一端和连接到晶体管33的集电极C的另一端。

晶体管33是NPN晶体管并且具有接地的发射极E。晶体管33的基极B通过电阻器R8连接到控制装置80的输出端口P6(见图3)。

分压比改变电路32具有根据晶体管33被导通还是截止而改变检测电阻器的分压比K的功能。即，当晶体管33导通时，分压比K是R23/(R1+R23)。另一方面，当晶体管33截止时，分压比K是R2/(R1+R2)(见图4)。R23是电阻器R2和电阻器R3的合成电阻。

分路调节器RE1供应对应于设置到分路调节器RE1的内部的基准电压Vr(例如，2.5V)和通过按照分压比K对来自开关电源20的输出电压Vo1分压而获得的分压电压Vg(在点g处的电压)之间的电平差的电流。

以此方式，电流流向发光二极管LED1并且发光二极管LED1输出带有对应于基准电压和分压电压Vg之间的电平差的光量的光信号。发光二极管LED1和连接到控制IC 50的反馈端口FB的光电晶体管PT1形成光电耦合器。

因此，发光二极管LED1的光信号被光电晶体管PT1恢复为电信号。以此方式，表示分路调节器RE1的基准电压Vr和分压电压Vg之间的电平差的信号(在下文中，称作反馈信号)被反馈到控制IC 50的反馈端口FB。

如在图2中所示，开关电源20的输出线Lo1在分支点J1处分支成两条线。DC-DC转换器35被设置在分支线上。

DC-DC转换器35将从开关电源20输出的24V的输出电压Vo1降低为5.15V的输出电压Vo2并且包括FET 37、平滑电路39、比较器41、晶体管43、检测电阻器R6和R7以及电容器C6。

FET 37是P沟道MOSFET并且具有连接到输入侧(开关电源20的输出侧)的源极S和连接到输出侧(平滑电路39侧)的漏极D。平滑电路39包括扼流圈40、电容器C5和二极管D5。电容器C5设置在输出线Lo2和接地之间并且二极管D5连接在输出线Lo2和接地之间从而从接地到输出线Lo2的方向是正向方向。平滑电路39平滑通过FET37的电压的波形。

晶体管43具有通过电阻器R4连接到FET 37的栅极G的集电极C。晶体管43是NPN晶体管并且具有接地的发射极E。另外，晶体管43具有通过电阻器R5连接到比较器41的输出端子的基极B。

比较器41包括两个输入端子，即，通过分路调节器RE2被施加有基准电压的正输入端子和连接到检测电阻器R6和R7之间的中间连接点的负输入端子。检测电阻器R6和R7设置在输出线Lo2和接地之间，按电阻比对来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2进行分压，并且检测分压电压。电容器C6并联连接到检测电阻器R7并且在比较器41中产生滞后特性。

下面，将描述DC-DC转换器35的电路操作。当通过按电阻比对输出电压Vo2进行分压获得的电压值小于基准电压时，比较器41的输出处于高电平并且晶体管43和FET 37均被导通。然后，FET 37的导通时间增加并且输出电压Vo2增加到目标值。

在另一方面，当通过按电阻比对输出电压Vo2进行分压获得的电压值高于基准电压时，比较器41的输出处于低电平并且晶体管43和FET 37均被截止。然后，FET 37的导通时间缩短并且输出电压Vo2被降低到目标值。

如图2中所示，DC-DC转换器35的输出线Lo2在分支点J2处进一步分支。DC-DC转换器45设置在分支线上。DC-DC转换器45具有与DC-DC转换器35相同的电路结构，降低从DC-DC转换器35输出的5.15V的输出电压Vo2，并且输出3.3V的输出电压Vo3。

控制IC 50包括五个端口，即，连接到电压产生电路26的电源端口Vcc、通过电阻器R9和齐纳二极管D6连接到输入线Lin的高压输入端口VH、从电压检测电路29向其输入反馈信号的反馈端口FB、输出端口OUT和向其输入从控制装置80输出的控制脉冲信号Sr1的控制输入端口EN。

控制IC 50包括PWM比较器(未示出)和振荡三角形波的振荡电路(未示出)。当反馈信号被输入反馈端口FB时，控制IC 50产生对应于反馈信号的PWM信号并且通过输出端口OUT向FET 25的栅极G输出PWM信号。以此方式，来自开关电源20的输出电压Vo1被控制为等于目标电压。

控制IC 50具有基于从将在下面描述的控制装置80输出的控制脉冲信号Sr1停止或者重新启动FET 25的开关控制(通断控制)的功能。

下面，将参考图3描述电源系统S中的控制装置80的结构。控制装置80包括控制打印机1的打印单元2的主块B1和控制开关电源20的模式的模式控制块B2。模式控制块B2包括计时器单元90和内存储器95。

主块B1的电源端口P1连接到DC-DC转换器45的输出线Lo3并且来自DC-DC转换器45的3.3V的输出电压Vo3被施加到电源端口P1。

模式控制块B2的电源端口P2连接到DC-DC转换器35。具体地，电容器(用于存储的电双层电容器)C7通过二极管D7连接到DC-DC转换器35的输出线Lo2。中继线L1从在电容器C7和二极管D7之间的连接点引出。电容器C7是根据本发明的“电存储单元”的示例。

DC-DC转换器83设置在中继线L1上，将来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2降低为3.3V，并且将该电压施加到模式控制块B2的电源端口P2。

另外，模式控制块B2包括两个输入端口P3和P4以及两个输出端口P5和P6。开关SW2被连接到输入端口P3。开关SW2是用于将开关电源20的模式改变为输出模式和关闭模式的手动开关。

从充电电压检测电路87输出的检测信号(从比较器CP输出的二进制信号)被输入到输入端口P4。充电电压检测电路(根据本发明的“充电电压检测单元”的示例)87包括检测电容器C7的充电电压Vch的检测电阻器R11和R12、比较由检测电阻器R11和R12检测到的电压值与基准值并且输出比较结果的比较器CP和用于产生基准电压的分压电阻器R13和R14。

当充电电压Vch高于基准电压时，比较器CP向模式控制块B2的端口P4输出高电平检测信号。当充电电压Vch低于基准电压时，比较器CP向端口P4输出低电平检测信号。

输出端口P5用于向控制IC 50的控制输入端口EN输出控制脉冲信号Sr1。具体地，发光二极管LED2连接到中继线L1。发光二极管LED2具有连接到中继线L1的阳极和通过电阻器R10连接到NPN晶体管85的集电极C的阴极。

晶体管85的发射极E接地并且晶体管85的基极B连接到模式控制块B2的输出端口P5。发光二极管LED2和连接到控制IC 50的控制输入端口EN的光电晶体管PT2形成光电耦合器。

根据这个结构，从输出端口P5输出的控制脉冲信号Sr1由发光二极管LED2和光电晶体管PT2光传输并且输入到控制IC 50的控制输入端口EN。输出端口P6通过电阻器R8连接到分压比改变电路32中的晶体管33的基极B。

3.通过模式控制块B2的模式控制的描述

(3-1)在输出模式和关闭模式之间的模式改变

如图5中所示，电源系统S的开关电源20具有输出模式和关闭模式。输出模式振荡变压器23的初级侧从而开关电源20处于输出状态。关闭模式停止变压器23的振荡以停止开关电源20的输出。

控制装置80的模式控制块B2能够向控制IC 50输出控制脉冲信号Sr1以将开关电源20从输出模式改变为关闭模式或者从关闭模式改变为输出模式。

在输出模式中，当接收到控制脉冲信号Sr1时，控制IC 50控制电源端口Vcc处于高阻抗状态，从而停止FET 25的开关控制。以此方式，变压器23的初级侧的振荡停止。因此，开关电源20变成输出停止状态并且改变为关闭模式。

在关闭模式中，当接收到控制脉冲信号Sr1时，控制IC 50取消电源端口Vcc的高阻抗状态，重新启动FET 25的开关控制，并且从输出端口OUT向FET 25输出通/断信号。以此方式，FET 25被导通或者截止并且变压器23的初级侧振荡。因此，开关电源20变成输出状态并且从关闭模式改变为输出模式。

(3-2)正常输出模式和低输出模式之间的模式改变

如由以下表达式1表示的，来自开关电源20的输出电压Vo1的目标值与电压检测电路29中的检测电阻器的分压比K的倒数成比例。因此，当分压比K降低时，输出电压Vo1的目标值增加。当分压比K增加时，输出电压Vo1的目标值降低。

[表达式1]

Vo1＝Vr/K；

[表达式2]

K1＝R23/(R1+R23)；和

[表达式3]

K2＝R2/(R1+R2)

(其中Vo1表示来自开关电源的输出电压，Vr表示分路调节器RE1的基准电压，K表示电压检测电路29中的检测电阻器的分压比，并且R23表示R2和R3的合成电阻)。

因此，能够通过将处于高或者低电平的第一控制信号Sr2从模式控制块B2输出到分压比改变电路32以改变分压比K的值来改变来自开关电源20的输出电压Vo1。以此方式，能够在正常输出模式和低输出模式之间改变开关电源20的模式。

具体地，当模式控制块B2输出处于高电平的第一控制信号Sr2时，晶体管33导通并且分压比K是“K1”，如由上述表达式2表示的。另一方面，当输出处于低电平的第一控制信号Sr2时，晶体管33截止并且分压比K是“K2”，如由上述表达式3表示的。

分压比K1和分压比K2之间的大小关系是“K1”＜“K2”。因此，当模式控制块B2输出处于高电平的第一控制信号Sr2时，来自开关电源20的输出电压Vo1的目标值是“高电压(24V)”(正常输出模式)。在正常输出模式中，如在图5中所示，DC-DC转换器35和45分别输出5.15V和3.3V。

来自开关电源20的“24V”的输出电压对应于根据本发明的“第一输出电压”并且来自DC-DC转换器35的“5.15V”的输出电压对应于根据本发明的“第二输出电压”。

当模式控制块B2输出处于低电平的第一控制信号Sr2时，输出电压Vo1的目标值是“低电压(5.05V)”(低输出模式)。在低输出模式中，如图5中所示，DC-DC转换器35和45分别输出5.0V和3.3V。来自开关电源20的“5.05V”的输出电压对应于根据本发明的“第三输出电压”。

在低输出模式中，在DC-DC转换器35的输入和输出之间存在0.05V的电压差。这是因为由于FET 37的电阻器构件和线圈40导致出现了大约0.05V的压降。

如在图7中所示，该三个模式，即，正常输出、低输出模式和关闭模式分别对应于打印处理、打印指令等待和电源关闭。根据打印机1的使用改变模式(将在以下操作中详细描述)。

4.电源系统S的操作的描述

(4-1)AC电源15接通之后改变为正常输出模式

当电力开关SW1(见图2)接通时，通过整流和平滑AC电压获得的输入电压Vin被施加到输入线Lin。然后，输入电压Vin输入到控制IC 50的高压输入端口VH并且控制IC 50启动。

在控制IC 50启动之后，开始向FET 25的栅极G输出通/断信号(PWM信号)。然后，FET 25重复地导通和截止。因此，开关电源20的变压器23的初级侧开始振荡并且在变压器23的次级侧上感生电压(振荡开始)。

在输出通/断信号之后，控制IC 50执行所谓的软启动控制。因此，来自开关电源20的输出电压Vo1缓慢地增加。当来自开关电源20的输出电压Vo1大于预定电平时，控制IC 50改变为反馈控制。此后，控制IC 50基于输入到反馈端口FB的反馈信号执行PWM输出。

当电力接通时，模式控制块B2输出处于高电平的第一控制信号Sr2并且晶体管33导通。因此，分压比K是“K1”并且输出电压Vo1的目标电压是“24V”。

以此方式，开关电源20输出“24V”。DC-DC转换器35将来自开关电源20的“24V”的输出电压降低为“5.15V”并且DC-DC转换器45进一步将“5.15V”的输出电压降低为“3.3V”并且输出该电压(正常输出模式)。

在正常输出模式中，电源装置10向打印机1的每一个构件供应电力。即，开关电源20通过输出线Lo1向打印单元2供应电力(电源电压：24V)。另外，开关电源20通过DC-DC转换器35和45向通信单元3a、图像存储器3b和控制装置80的主块B1供应电力(电源电压：3.3V)。开关电源20通过DC-DC转换器35和83向控制装置80的模式控制块B2供应电力(电源电压：3.3V)。因此，打印机1处于可打印状态，即，处于其中它能够从诸如PC的信息终端设备接收打印指令并且执行对应于打印指令的打印处理的状态中。

在正常输出模式中，充电电流通过第一路径(包括输出线Lo2和二极管D7的路径)U1从DC-DC转换器35供应到电容器C7以对电容器C7进行充电。

(4-2)从正常输出模式到低输出模式的模式改变

在正常输出模式中，当在电力开关W1打开之后的暖机操作、打印处理或者设置在打印机1中的操作单元(未示出)的用户的操作完成时，控制装置80的模式控制块B2测量打印指令或者操作单元的操作的等待时间。当等待时间达到设置时间Tw1时，模式控制块B2将开关电源20的模式从正常输出模式改变为低输出模式。

具体地，模式控制块B2从输出端口P6输出处于低电平的第一控制信号Sr2。然后，晶体管33截止。以此方式，电压检测电路29中的检测电阻器的分压比K从“K1”改变为“K2”。结果，输出电压Vo1的目标电压是“5.05V”。

以此方式，开关电源20输出“5.05V”。DC-DC转换器35输出“5.0V”并且DC-DC转换器45输出“3.3V”(低输出模式)。

在低输出模式中，与正常输出模式类似地，开关电源20通过DC-DC转换器35和45向控制装置80的主块B1或者通信单元3a和图像存储器3b供应电力(电源电压：3.3V)。另外，开关电源20通过DC-DC转换器35和83向控制装置80的模式控制块B2供应电力(电源电压：3.3V)。

在低输出模式中，因为来自开关电源20的输出电压Vo1是小于打印单元2的操作电压24V的“5.05V”，所以停止向打印单元2供应电力。因此，在低输出模式中，打印机1能够执行通信处理或者向图像存储器3b写入通过通信处理接收到的打印数据的处理，但是打印单元2的所有操作均停止。

在低输出模式中，通过第一路径U1从DC-DC转换器35向电容器C7供应充电电流。因此，在低输出模式中，与正常输出模式类似地，对电容器C7进行充电。

(4-3)从低输出模式到关闭模式的模式改变

当模式改变为低输出模式时，控制装置80的模式控制块B2测量打印指令或者操作单元的操作的等待时间。当等待时间达到设置时间Tw2并且打印机1未接收到打印指令时，模式控制块B2将电源系统S的模式从低输出模式改变为关闭模式。具体地，模式控制块B2从输出端口P5输出控制脉冲信号Sr1。然后，控制脉冲信号Sr1通过光电耦合器光传输并且输入到控制IC 50的控制输入端口EN。

然后，控制IC 50控制输出端口OUT处于高阻抗状态中，变压器23的初级侧的振荡停止。因此，开关电源20停止电压的输出并且电源系统S改变为关闭模式。

在关闭模式中，因为开关电源20和DC-DC转换器35和45全部处于输出停止状态中，所以停止向打印单元2、控制装置80的主块B1、通信单元3a和图像存储器3b供应电力。控制装置80的模式控制块B2被提供有来自电容器C7的电力并且进行操作。在关闭模式中，模式控制块B2检查输入端口P3和P4的电平并且检查开关SW2是否操作和电容器C7的充电状态。

(4-4)从关闭模式到正常输出模式的模式改变

关闭模式被保持预定设置时间Tw3。当设置时间Tw3已经过去时，控制装置80的模式控制块B2输出控制脉冲信号Sr1。然后，控制IC 50取消电源端口Vcc的高阻抗状态并且恢复通/断信号的输出。结果，FET25被导通和截止并且变压器23的振荡恢复。

模式控制块B2与控制脉冲信号Sr1的输出并行地输出高电平的第一控制信号Sr2，从而导通晶体管33。然后，分压比K被设置为“K1”并且输出电压Vo1的目标电压是“24V”。以此方式，开关电源20被从关闭模式改变为正常输出模式。

这样，当保持诸如PC的信息终端设备没有发出打印指令的状态或者用户没有操作操作单元的状态时，如由图7中的实线表示的，电源系统S的模式按照正常输出模式、低输出模式、关闭模式和正常输出模式的顺序重复地改变。当在正常输出模式中存在打印指令时，执行打印处理。在低输出模式中，电源系统S被改变为正常输出模式从而执行打印处理。当在打印处理完成之后的设置时间Tw1没有发出打印指令时，重复地执行模式检查操作。

(4-5)通过开关SW2的操作的模式改变

接着，当在模式重复地改变的状态中用户操作开关SW2时，控制装置80的模式控制块B2向晶体管85输出控制脉冲信号Sr1。然后，控制脉冲信号Sr1通过光电耦合器光传输并且输入到控制IC 50的控制输入端口EN。然后，控制IC 50将向FET 25的通/断信号(PWM信号)的输出状态从输出状态改变为停止状态或者从停止状态改变为输出状态。

因此，当在输出模式(正常输出模式和低输出模式)中操作开关SW2时，开关电源20改变为关闭模式。当在关闭模式中操作开关SW2时，开关电源20改变为输出模式(正常输出模式或者低输出模式)。

5.当在除了正常输出模式和低输出模式之外的模式中需要充电时的充电操作

(5-1)在关闭模式中的充电操作

当模式改变为关闭模式时，控制装置80的模式控制块B2指令计时器单元90测量从关闭模式的开始时间(电容器C7的放电开始时间)to1以来经过的时间。是电容器C7的最大操作时间(自完全充电状态起需要对电容器进行充电的时间)的第一限制时间Tp1预先存储在模式控制块B2的内存储器95中(见图6A)。完全充电状态表示足够量的电荷存储在电容器C7中的状态(充电量基本为100％)。

当由计时器单元90测量的时间T1达到第一限制时间Tp1时，控制装置80的模式控制块B2确定由于以下原因而需要充电：当电容器C4以此方式放电时，电压Vch降低并且DC-DC转换器83难以将电压保持在3.3V。当确定需要充电时，模式控制单元B2输出控制脉冲信号Sr1。然后，控制IC 50取消电源端口Vcc的高阻抗状态并且恢复通/断信号的输出。结果，FET 25导通和截止并且变压器23的振荡恢复。

另外，模式控制块B2与控制脉冲信号Sr1的输出并行地输出低电平的第一控制信号Sr2，从而截止晶体管33。然后，分压比K被设置为“K2”并且输出电压Vo1的目标电压是“5.05V”。

以此方式，来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”。来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2是“5.0V”。然后，充电电流通过第一路径U1从DC-DC转换器35供应到电容器C7。以此方式，对电容器C7进行充电。

这样，在电源系统S中，当在关闭模式中需要充电时，来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”并且对电容器C7进行充电。因此，与在来自开关电源20的输出电压Vo1是“24V”的情况下执行充电的结构相比，能够降低损失和电力消耗。

当在测量时间T1达到第一限制时间Tp1之前电容器C7的充电电压Vch降低并且从充电电压检测电路87的比较器CP输出低电平检测信号时，与上面所述类似地，来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”并且对电容器C7进行充电。以此方式，在关闭模式中，在DC-DC转换器83不能保持在3.3V之前，能够可靠地对电容器C7充电。因此，能够稳定地向控制装置80的模式控制块B2供应电力。

当电容器C7通过上述充电操作而充满电时，模式控制块B2从输出端口P5输出控制脉冲信号Sr1。然后，控制脉冲信号Sr1通过光电耦合器光传输并且输入到控制IC 50的控制输入端口EN。然后，控制IC 50控制输出端口OUT处于高阻抗状态中。结果，变压器23的振荡停止。因此，开关电源20停止电力的输出并且返回正常关闭模式。

(5-2)当模式从正常输出模式改变为关闭模式时的充电操作

如上所述，操作开关SW2以将开关电源20的模式从正常输出模式改变为关闭模式。当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且电容器C7没有达到充满电状态时，控制装置80的模式控制块B2确定需要充电。当确定需要充电时，模式控制块B2从输出端口P6输出低电平的第一控制信号Sr2以截止晶体管33。

来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”并且来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2是“5.0V”。充电电流通过第一路径U1从DC-DC转换器35供应到电容器C7并且对电容器C7进行充电。在充电之后，模式控制块B2从输出端口P5输出控制脉冲信号Sr1以将开关电源20改变为关闭模式。

这样，当在模式从正常输出模式改变为关闭模式期间需要充电时，来自开关电源20的输出电压Vo1改变为“5.05V”并且对电容器C7进行充电。因此，与在不改变输出电压的情况下以“24V”的输出电压Vo1执行充电的结构相比，能够降低电力消耗。

如下确定电容器C7是否充满电。即，模式控制块B2指令计时器单元90开始测量从正常输出模式的开始时间to2(电容器C7的充电开始时间)经过的时间。是对电容器C7充电所要求的时间(从开始充电到充满电的时间)的第二限制时间Tp2预先存储在模式控制块B2的内存储器95中(见图6B)。

当由计时器单元90测量的时间T2达到第二限制时间Tp2并且存在将模式从正常输出模式改变为关闭模式的指令(具体地，开关SW2被操作)时，模式控制块B2确定电容器未充满电。

当在由计时器单元90测量的时间T2达到第二限制时间Tp2之后发出模式改变指令时，模式控制块B2确定电容器充满电。在此情形中，模式控制块B2响应于模式改变指令将开关电源20的模式从正常输出模式改变为关闭模式。

6.操作和效果

如上所述，在关闭模式中，电源系统S停止变压器23的振荡。因此，能够降低电力消耗。

当在除了正常输出模式和低输出模式之外的模式中需要充电时，具体地，当在关闭模式中需要充电时和当在模式从正常输出模式改变为关闭模式期间需要充电时，来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”并且对电容器C7进行充电。因此，与来自开关电源20的输出电压Vo1是“24V”并且执行充电的结构相比，能够降低电力消耗。

在该实施例中，在低输出模式中，来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”。在正常输出模式中，来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2是大于输出电压Vo1的“5.15V”。因此，在低输出模式中，DC-DC转换器35的FET 37没有被截止，而是一直导通。因此，当FET37导通和截止时发生的损失基本为零。

<第二实施例>

将参考图8到10描述本发明的第二实施例。在第一实施例中，通过DC-DC转换器35的输出线Lo2和二极管D7的第一路径U1用作电容器C7的充电路径。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，两条路径即第一路径U1和第二路径U2用作电容器C7的充电路径。

如在图8中所示，第二路径U2包括直接相互连接的开关电源20的输出线Lo1和电容器C7的输出端子Q并且能够直接地从开关电源20向电容器C7供应充电电流而不通过DC-DC转换器35。晶体管(“切换单元”的示例)100设置在第二路径U2上。晶体管100是PNP晶体管并且包括连接到开关电源20的输出线Lo1的发射极E和连接到电容器C7的输出端子Q的集电极C。

另外，晶体管(“切换单元”的示例)101的集电极C通过电阻器R15连接到晶体管100的基极B。晶体管101是NPN晶体管并且具有接地的发射极E。晶体管101的基极B通过电阻器R16连接到模式控制块B2的输出端口P7。

在第二实施例中，如图9中所示，停止电路105设置在DC-DC转换器35中。停止电路105包括晶体管106和电阻器R17。晶体管106是NPN晶体管并且包括连接到晶体管43的基极B的集电极C和接地的发射极E。另外，晶体管106包括通过电阻器R17连接到模式控制块B2的输出端口P7的基极B。DC-DC转换器45设置有与设置在DC-DC转换器35中的停止电路105相同的停止电路(未示出)。

在第二实施例中，当在关闭模式中需要充电时(具体地，当由计时器单元90测量的时间T1达到第一限制时间Tp1时或者当从充电电压检测电路87的比较器CP输出低电平检测信号时)，模式控制块B2从输出端口P5输出控制脉冲信号Sr1并且从输出端口P6输出低电平的第一控制信号Sr2，从而截止晶体管33。然后，分压比K被设置为“K2”。以此方式，输出电压Vo1的目标电压是“5.05V”并且来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V”。

模式控制块B2从输出端口P7输出高电平的第二控制信号Sr3。然后，晶体管101导通，基极电势降低，并且晶体管100导通。然后，第二路径U2闭合并且开关电源20通过第二路径U2向电容器C7供应充电电流以对电容器C7充电。

从输出端口P7输出的第二控制信号Sr3输入到DC-DC转换器35的停止电路105和DC-DC转换器45的停止电路(未示出)。然后，停止电路105的晶体管106导通。结果，晶体管43的基极电势降低为零伏特并且晶体管43截止。因此，在电容器C7正在充电时，DC-DC转换器35停止并且输出电压Vo2是零伏特。类似地，DC-DC转换器45停止并且输出电压Vo3是零伏特。模式控制块B2对应于根据本发明的“切换控制单元”的示例。从模式控制块B2输出的第二控制信号Sr3对应于根据本发明的“切换信号”和“停止信号”。

如上所述，在第二实施例中，当在关闭模式中需要充电时，充电电流直接地从开关电源20供应到电容器C7，而没有通过DC-DC转换器35。因此，能够防止DC-DC转换器35的不必要的电力消耗并且降低电力消耗。在第二实施例中，当电容器C7在关闭模式中充电时，DC-DC转换器35和45均停止。因此，能够防止不必要的电力消耗。

当模式从正常输出模式改变为关闭模式并且电容器C7需要充电时(当电容器C7此时没有充满电时)，首先，模式控制块B2从输出端口P6输出低电平的第一控制信号Sr2。然后，晶体管33截止。然后，分压比K从“K1”改变为“K2”。结果，输出电压Vo1的目标电压是“5.05V”。

然后，控制IC 50控制FET 25的PWM值(占空比)，从而来自开关电源20的输出电压Vo1变成“5.05V”的目标值。因此，在正常输出模式中，开关电源20的输出电压Vo1从24V降低。

模式控制块B2指令计时器单元90开始测量从第一控制信号Sr2的输出时间to3起的时间。来自开关电源20的输出电压从24V降低为5V所要求的第三限制时间Tp3预先存储在模式控制块B2的内存储器95中(见图10)。

当由计时器单元90测量的时间T3达到第三限制时间Tp3时，模式控制块B2从输出端口P7输出高电平的第二控制信号Sr3。然后，晶体管101导通，基极电势降低，并且晶体管100导通。然后，第二路径U2闭合并且充电电流通过第二路径U2从开关电源20供应到电容器C7以对电容器C7进行充电。

从输出端口P7输出的第二控制信号Sr3输入到DC-DC转换器35的停止电路105和DC-DC转换器45的停止电路(未示出)。因此，在电容器C7通过第二路径U2正在充电时，电路35和45处于停止状态中。

这样，当模式从正常输出模式改变为关闭模式时，在开关电源20的输出电压Vo1降低为“5V”之后，执行切换电容器C7的充电路径的操作。因此，能够保护电容器C7。执行上述操作的原因如下。电容器C7的耐受电压是大约几十伏特。当施加大于耐受电压的电压时，劣化加速并且产品的寿命缩短。

<第三实施例>

将参考图11描述本发明的第三实施例。第三实施例与第二实施例的不同之处在于，它进一步包括自动开关电路110。自动开关电路110包括比较器115和一对检测电阻器R17和R18。比较器115包括两个输入端子并且基准电压Vref被施加到正输入端子。

比较器115的负输入端子连接到检测电阻器R17和R18之间的中间连接点。检测电阻器R17和R18被设置在开关电源20的输出线Lo1和接地之间，以电阻比对来自开关电源20的输出电压Vo1进行分压，并且检测分压电压。比较器115的输出端子通过电阻器R16连接到晶体管101的基极B。

当来自开关电源20的输出电压Vo1大于“5V”时，比较器115向晶体管101的基极B输出低电平的第三控制信号Sr4。当输出电压Vo1小于“5V”时，比较器115向晶体管101的基极B输出高电平的第三控制信号Sr4。

因此，当大于“5V”的输出电压Vo1降低并且小于“5V”时，晶体管101自动地从截止状态改变为导通状态。结果，晶体管100导通并且第二路径U2闭合。因此，充电电流能够从第二路径U2供应到电容器C7。

因此，在第三实施例中，能够在输出电压Vo1降低为“5V”之后立即执行切换电容器C7的充电路径的操作。因此，能够快速地对电容器C7进行充电。检测电阻器R17和检测电阻器R18是根据本发明的“输出电压检测单元”的示例并且比较器115是根据本发明的“切换控制单元”的示例。另外，晶体管100和晶体管101是根据本发明的“切换单元”的示例并且“第三控制信号Sr4”是根据本发明的“切换信号”的示例。

<其它实施例>

本发明不限于参考附图描述的以上说明和实施例。例如，以下实施例也包括在本发明的技术范围内。

(1)在第一至第三实施例中，电源系统5用在打印机中。然而，电源系统S可应用于任何电气设备并且电源系统S的使用用途不限于打印机。例如，电源系统S可以广泛地应用于诸如电视机或视频播放器的家用电器。另外，在第一至第三实施例中，给出了电子照相打印机作为示例，但是本发明可应用于喷墨式打印机。

(2)在第一到第三实施例中，给出了FET(场效应晶体管)作为开关变压器23的半导体开关元件的示例，但是可以使用双极晶体管。

(3)在第一到第三实施例中，控制装置80包括两个功能块，即，主块B1和模式控制块B2。然而，控制装置80可以至少包括模式控制块B2。例如，主块B1可以与控制装置80分开地设置。

(4)在第一实施例中，当模式从正常输出模式改变为关闭模式时，基于电容器C7是否充满电来确定是否需要充电。然而，用于确定是否需要充电的标准不限于充满电。例如，可以设置比充满电水平低预定值的阀值水平并且当充电水平大于阀值水平时，即使充电水平没有达到充满电水平也可以确定不需要充电。

(5)在第一到第三实施例中，在关闭模式中，电力从电容器C7供应到控制装置80的模式控制块B2并且只有模式控制块B2进行操作。在设置时间Tw3已经过去之后，模式从关闭模式改变为正常输出模式。然而，本发明不限于此。例如，在关闭模式中，电容器C4可以向模式控制块B2和通信单元3a供应电力，并且可以使用来自信息终端设备的打印指令作为触发将模式从关闭模式改变为正常输出模式。另外，用于用户操作的操作单元(未示出)可以设置在打印机1中，电力也可以被供应到操作单元，并且可以使用用户对于操作单元的操作作为触发来将模式从关闭模式改变为正常输出模式。然而，在关闭模式中，当电力被供应到除了模式控制块B2之外的通信单元3a或者操作单元时，需要增加是电存储单元的电容器C7的电容，或者提供小型电池来替代电容器C7。

(6)在第二实施例中，包括两个晶体管100和101的电路被设置在第二路径U2上作为切换单元。可以使用任何切换单元，只要它能够将电容器C7的充电路径从第一路径切换为第二路径。例如，开关可以被设置在第一路径U1和第二路径U2上以交替地接通和断开。另外，形成开关的电路结构不限于根据第二实施例的电路结构。

(6)在第二实施例中，从模式控制块B2输出的第二控制信号Sr3输入到晶体管101的基极B和停止电路150。即，第二控制信号Sr3可以用作用于切换电容器C7的充电路径的切换信号和用于停止DC-DC转换器35的停止信号。当充电路径被切换为第二路径U2时可以输出用于停止DC-DC转换器35的停止信号并且它可以不同于第二控制信号Sr3。

(7)在第一到第三实施例中，在低输出模式中来自开关电源20的输出电压Vo1是“5.05V(第三输出电压)”并且在正常输出模式中来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2是“5.15V(第二输出电压)”。在低输出模式中来自开关电源20的输出电压Vo1可以是“5.15V”其与在正常输出模式中来自DC-DC转换器35的输出电压Vo2相同。

Claims (10)

1.一种电源系统，包括：

开关电源，所述开关电源包括通过初级侧的振荡在次级侧上感生电压的变压器以及整流和平滑感生电压的整流/平滑电路，所述开关电源被配置为在正常输出模式中输出第一输出电压；

降压电路，所述降压电路设置在所述开关电源的输出侧上并且将所述第一输出电压降低为第二输出电压；

控制装置，所述控制装置控制所述开关电源在所述正常输出模式、输出电压是小于所述第一输出电压的第三输出电压的低输出模式和停止所述变压器的初级侧的振荡的关闭模式之间的切换；和

电存储单元，所述电存储单元在所述正常输出模式中通过所述降压电路的输出进行充电并且在所述关闭模式中向所述控制装置供应电力，

其中，当在除了所述正常输出模式和所述低输出模式之外的模式中需要充电时，所述控制装置控制所述开关电源输出所述第三输出电压，从而对所述电存储单元进行充电。

2.根据权利要求1的电源系统，

其中，当在所述关闭模式中需要充电时，所述控制装置控制所述开关电源输出所述第三输出电压，从而对所述电存储单元进行充电。

3.根据权利要求1的电源系统，

其中，当模式从所述正常输出模式改变为所述关闭模式并且需要充电时，所述控制装置控制所述开关电源输出所述第三输出电压，从而对所述电存储单元进行充电。

4.根据权利要求2的电源系统，进一步包括：

切换所述电存储单元的充电路径的切换单元，所述充电路径包括从所述降压电路向所述电存储单元供应充电电流的第一路径和在不通过所述降压电路的情况下从所述开关电源向所述电存储单元直接地供应充电电流的第二路径；和

切换控制单元，当在所述关闭模式中需要充电时和/或当模式从所述正常输出模式改变为所述关闭模式并且需要充电时，所述切换控制单元向所述切换单元输出切换信号以将所述充电路径设置为所述第二路径。

5.根据权利要求4的电源系统，

其中，当模式从所述正常输出模式改变为所述关闭模式并且对所述电存储单元进行充电时，在来自所述开关电源的输出电压从所述第一输出电压降低为所述第三输出电压的时刻，所述切换控制单元向所述切换单元输出所述切换信号以将所述充电路径从所述第一路径切换为所述第二路径。

6.根据权利要求5的电源系统，进一步包括：

输出电压检测单元，所述输出电压检测单元检测来自所述开关电源的所述输出电压，

其中在由所述输出电压检测单元检测到的所述开关电源的输出电压降低为所述第三输出电压的条件下，所述切换控制单元向所述切换单元输出所述切换信号以将所述充电路径从所述第一路径切换为所述第二路径。

7.根据权利要求4的电源系统，进一步包括：

关闭所述降压电路的停止电路，

其中，当所述充电路径从所述第一路径切换为所述第二路径时，所述切换控制单元向所述停止电路输出停止信号以关闭所述降压电路。

8.根据权利要求1的电源系统，进一步包括：

检测所述电存储单元的电压的充电电压检测单元。

9.根据权利要求1的电源系统，

其中所述第三输出电压等于或者小于所述第二输出电压。

10.一种图像形成设备，包括：

根据权利要求1的电源系统；

高压构件，所述高压构件被供应有来自所述电源系统的所述开关电源的所述第一输出电压的电力并且执行打印处理；

第一低压构件，所述第一低压构件被供应有来自所述电源系统的所述降压电路的所述第二输出电压的电力并且控制所述高压构件；和

第二低压构件，所述第二低压构件被供应有来自所述电源系统的所述降压电路的所述第二输出电压的电力并且执行接收打印数据的通信处理，

其中，当所述第二低压构件接收到所述打印数据时，所述第一低压构件控制所述高压构件执行打印所述打印数据的打印处理，

在所述正常输出模式中，所述开关电源向所述高压构件供应所述第一输出电压并且所述降压电路向所述第一低压构件和所述第二低压构件供应所述第二输出电压，

在所述低输出模式中，所述开关电源停止向所述高压构件供应电力并且所述降压电路向所述第一低压构件和所述第二低压构件供应所述第二输出电压，并且

在所述关闭模式中，停止向所述高压构件与所述第一和第二低压构件供应电力。

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