CN103311894A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够不追加复杂的电路结构地通过简单的结构解决如下的问题的电源装置：在关断了电源开关时的图像形成装置等的状态处于轻负载状态的情况下，由于在平滑电容器中驻留非常大的电荷，尽管关断了电源开关也向负载侧继续输出电压。对在检测出电源装置（103）内的异常时停止开关元件（204）的开关动作且被输入用于保持停止状态的第一信号的开关控制部件（205）的停止保持用端子（P1），在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况时输入第二信号，通过该第二信号停止开关元件的开关动作，且保持停止状态。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及作为复印机、打印机、复合机等图像形成装置和其他各种装置的电源使用的电源装置。
背景技术
作为如此的电源装置，一般使用如下构成的电源装置：具备将商用100V的交流输入电压整流为直流的整流电路、连接到整流电路的输出侧的平滑电容器、对平滑电容器的输出进行开关（switching）的开关元件以及对该开关元件的开关动作进行控制的开关控制部件，通过该开关元件经由降压变压器对平滑电容器的输出进行降压并供给到负载侧。
此外，作为安全对策，大多采用如下的结构：在电源装置内判断电源装置的状态，根据该状态的判断结果而需要停止电源装置的情况下，停止电源装置并生成用于保持停止状态的信号，将其输入到开关控制部件。
但是，在想要停止图像形成装置等的情况、想重置装置的状态的情况下，用户有时关断电源开关。一般的用户持有如下的认识：通过电源开关的关断即交流输入电压的切断或降低，电源装置直接停止，图像形成装置等也停止。
但是，在关断电源开关时的图像形成装置等的状态处于例如为节能模式那样的轻负载的状态的情况下，在平滑电容器中驻留非常大的电荷，因此尽管关断了电源开关，也向负载侧继续输出电压，其结果节能模式长时间保持。因此，存在如下的问题：当再次接通电源时本来应进行通常的启动，但是成为节能模式的状态，成为用户不希望的动作。
另外，在专利文献1中提出了如下的电源装置：在带门闩保护的电源装置中，通常时将连接到进行电源的控制的端子的放电电阻从GND切断，超负载时将所述放电电阻连接到GND，从而能够缩短门闩接触时间而不会增大消耗电力。
此外，在专利文献2中公开了如下的开关电源装置：在根据通知装置异常状态的外部信号而使电源门闩停止的电源装置中，在门闩状态下关断电源开关的情况下解除门闩，从而在负载的待机状态下实现消耗电力的进一步的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-166561号公报
专利文献2：日本特开平10-14227号公报
但是，在上述的专利文献1和2的技术中，在关断电源开关时的图像形成装置等的状态处于轻负荷的状态的情况下，在平滑电容器中驻留非常大的电荷，因此尽管关断了电源开关也向负载侧继续输出电压的问题，没有提供充分的解决方案，期望提供一种能够解决这样的问题而不会附加复杂的电路结构的电源装置。
发明内容
本发明鉴于这样的技术背景而完成，其课题在于提供一种能够不追加复杂的电路结构地通过简单的结构解决如下的问题的电源装置：在关断了电源开关时的图像形成装置等的状态处于轻负载状态的情况下，由于在平滑电容器中驻留非常大的电荷，尽管关断了电源开关也向负载侧继续输出电压。
上述课题通过以下的部件解决。
（1）一种电源装置，其特征在于具备：整流电路，将交流输入电压整流为直流；平滑电容器，连接到所述整流电路的输出侧；开关元件，用于对所述平滑电容器的输出进行开关，将所述平滑电容器的输出供给到负载侧；开关控制部件，对所述开关元件的开关动作进行控制；第一停止信号输入部件，在检测出电源装置内的异常时，停止所述开关元件的开关动作，并且生成用于保持停止状态的第一信号并输入到所述开关控制部件的停止保持用端子；检测部件，检测所述交流输入电压为规定的电压以下的情况；以及第二停止信号输入部件，在通过所述检测部件检测出所述交流输入电压为规定的电压以下的情况时，停止所述开关元件的开关动作，并且生成用于保持停止状态的第二信号并输入到所述开关控制部件的停止保持用端子。
（2）前项1所述的电源装置，具备解除信号输入部件，该解除信号输入部件在通过所述检测部件检测出所述交流输入电压为规定的电压以下的情况之后，检测出交流输入电压超过了规定的电压的情况时，生成用于解除所述开关元件的开关动作的停止的解除信号，并输入到所述开关控制部件。
（3）前项1所述的电源装置，其中，所述检测部件使用所述整流电路的上游侧的电压来进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测。
（4）前项2所述的电源装置，其中，所述检测部件使用所述整流电路的上游侧的电压来进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测、和超过了规定的电压的情况的检测。
根据前项（1）所述的发明，对在检测出电源装置内的异常时停止开关元件的开关动作且被输入用于保持停止状态的第一信号的开关控制部件的停止保持用端子，在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况时输入第二信号，通过该第二信号停止开关元件的开关动作，并且保持停止状态。即，利用现有的开关控制部件的停止保持用端子，并对该停止保持用端子输入第二信号，从而能够在电源开关被关断时可靠地停止电源装置并保持停止状态，因此仅追加用于检测交流输入电压为规定的电压以下的情况而生成第二信号的、比较简单的电流结构，就能够解决上述课题，不会导致成本的大幅增加。
根据前项（2）所述的发明，在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况之后，在检测出交流输入电压超过了规定的电压的情况时即再次接通电源开关时，对开关控制部件输入解除信号，从而能够可靠地解除开关元件的开关动作的停止，重新开始开关动作。
根据前项（3）和（4）所述的发明，使用整流电路的上游侧的电压来进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测、超过了规定的电压的检测，因此能够可靠地进行这些检测，进而能够更加可靠地进行伴随电源开关的关断的电源装置的停止和停止状态的保持、之后的伴随电源开关的接通的电源装置的动作重新开始。
附图说明
图1是表示交流电源、电源装置、电源开关、负载的连接状态的方框图。
图2是一般的电源装置的电路图。
图3是本发明的一个实施方式的电源装置的电路图。
图4是以时序表示各主要部分的电压或信号的波形的定时图。
图5是表示交流电压监视电路的一例的电路图。
标号说明
101 交流电源
102 电源开关
103 电源装置
104 负载
201 二极管桥
202 初级平滑电容器
203 降压变压器
204 开关FET
205 开关控制IC
230 交流电压监视电路
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。
图1是表示交流电源、电源装置、电源开关、负载的连接状态的方框图。
交流电源101通过电源开关102被接通关断，并输入到电源装置103。在电源装置103中，交流电压变换为直流的低电压（例如24V、5V），例如供给到图像形成装置等的负载104。由用户接通关断电源开关102，在关断的状态下交流电源101不会被供给到电源装置103，因此不对负载104供给直流电压。
图2表示一般的电源装置103的内部电路的一例。
该电源装置103具备作为将来自交流电源101的交流输入电压全波整流为直流的整流电路的二极管桥201，在二极管桥201的输出侧连接有对该二极管桥201的整流电压进行平滑的初级平滑电容器202。
此外，在初级平滑电容器202的输出侧连接有变压器203的初级线圈203a和作为开关元件的开关FET204的串联电路。
在开关FET204的栅极连接有用于控制该开关FET204的导通截止的开关控制IC205。
在所述开关控制IC205中连接有用于在电源装置103的启动之后对开关控制IC205供给电源电力的、由降压变压器203的辅助线圈203c、二极管206和电容器207构成的电力供给电路。另外，在电源装置103启动时，通过连接到交流电源101的二极管216、217、电阻218和电容器219，对开关控制IC205供给电力。
进而，在开关控制IC205中连接有生成用于使开关控制IC205调节对于开关FET204的导通截止信号的占空比的调节用信号的光电耦合器210的光接收侧元件210b，并且连接有光电耦合器214的光接收侧元件214b，该光电耦合器214在电源装置103中产生异常时，生成用于从开关控制IC205停止对于开关FET204的控制信号而停止开关FET204的动作、进而紧急停止电源装置103的紧急停止用信号（第一信号）。
另一方面，在降压变压器203的次级线圈203b的输出侧连接有整流二极管208和次级平滑电容器209，在次级平滑电容器209的输出侧连接有用于将对于负载104的供给电压设为一定的光电耦合器210的发光侧元件210a和分流调节器211的串联电路。该分流调节器211监视同样连接到次级平滑电容器209的输出侧的2个分压电阻212、213的分压电压。
进而，在次级平滑电容器209的输出侧连接有用于检测因电源装置103的异常导致的输出电压的增大的光电耦合器214的发光侧元件214a和稳压二极管215的串联电路。
下面，说明图2所示的电源装置103的动作。
如果对二极管桥201的输入部输入交流电压，通过所述二极管桥整流，对初级平滑电容器202输入全波整流后的电压。所述初级平滑电容器202必须是负载104最大时满足瞬时停电规格的容量的电容器，具有大的静电容量。生成通过所述初级平滑电容器202平滑后的交流电压的有效值的直流电压，输入到变压器203。变压器203的初级线圈203a的另一端连接有开关FET204，所述开关FET204被开关控制IC205控制开关动作。
在电源装置103启动时，将交流输入电压经由二极管216、217输入到开关控制IC205，启动开关控制IC。在电源装置103启动之后，将从变压器203的辅助线圈203c输出的降压后的电压在二极管206进行整流，在电容器207进行平滑，对开关控制IC205的电源端子P2作为电源进行供给。
此外，开关控制IC205具有门闩端子P1，并且搭载有即使所述电源装置103的异常状态恢复为正常状态也能够继续保持开关停止状态的功能，其中该门闩端子P1是能够在电源装置103内处于异常状态的情况下，通过对开关控制IC205输入规定的开关停止信号从而停止开关动作的停止保持用端子。
为了解除所述开关停止状态，需要停止开关控制IC205的电源供给，并重置开关控制IC205。
根据从开关控制IC205输出的开关信号所述开关FET204进行开关动作，从而在变压器203的初级线圈203a的两端产生交流波。变压器203的次级线圈对所述交流波进行降压，并通过整流二极管208和次级平滑电容器209生成例如为24V的直流电压。
分流调节器211经由电阻212和电阻213监视所述直流电压，驱动光电耦合器210的发光侧元件210a，使得所述直流电压成为规定的电压。开光控制IC205基于光电耦合器210的光接收元件210b的电流值的变化，控制所述开关FET204的导通占空。
此外，存在如下的电路：在因电源装置103的异常而输出电压增大的情况下，在过电压时停止电源，使得不会对负载104输出规定以上的直流电压。在该电路中，通过稳压二极管215监视所述直流电压，如果为规定电压以上则稳压二极管215导通，驱动光电耦合器214的发光侧元件214a，通过光电二极管214的光接收侧元件214b导通开关控制IC的门闩端子P1，从而安全地停止电源装置103。因此，在该实施方式中，通过稳压二极管215、光电耦合器214的发光侧元件214a和光接收侧元件214b，构成在电源装置103内的异常检测时停止开关FET204的开关动作且生成用于保持停止状态的第一信号并输入到开关控制IC205的门闩端子P1的第一停止信号输入部件。
在图1和图2的结构中，在负载104处于消耗较多的电流的状态时，在电源开关102被关断的情况下，在初级平滑电容器202中储存的电荷被瞬间消耗，开关控制IC205的电源供给也停止，因此开关FET204停止开关动作，所述直流电压输出也停止。但是，在例如图像形成装置的节能模式那样，负载104处于几乎不消耗电流的状态时，由用户关断了电源开关102的情况下，在初级平滑电容器202中储存的电荷不会立即放电而残留。
在初级平滑电容器202中残留有电荷的情况下，对开关控制IC205也继续供给电力，开关FET204也继续进行开关动作，也输出直流电压，因此对负载104继续输出电压。即使用户关断了电源开关102，电源装置也继续进行动作，对负载103也继续施加直流电压，在用户再次接通电源开关102时，成为用户不希望的动作。
图3表示本发明的一个实施方式的电源装置103的电路图。
在该电源装置103中构成为，在图2所示的一般的电源装置103的开关控制IC205的启动用电路部中的电阻218与电容器219的连接点P3上连接有交流电压监视电路230，并且将所述交流电压监视电路230的输出A经由晶体管232和电阻231输入到所述开关控制IC205的门闩端子P1。此外，将所述交流电压监视电路230的输出B经由晶体管234和电阻233输入到开关控制IC205的电源端子P2。
图3所示的电源装置103中的上述电阻218、电容器219、交流电压监视电路230、晶体管232、电阻231、晶体管234和电阻233以外的电路结构与图2所示的电源装置相同，省略详细的说明。
交流电压监视电路230能够在交流输入电压为规定电压以下、或者超过了规定电压时，输出规定时间的单次脉冲。即，在电源开关102从接通成为关断，电阻218与电容器219的连接点P3的电压换言之交流输入电压的电压为规定的电压以下时，交流电压监视电路230检测该情况，从输出A输出规定的时间的高信号（第二信号），在电源开关102从关断成为接通，交流输入电压超过规定的电压时，交流电压监视电路230检测该情况，从输出B输出规定的时间的高信号（解除信号）。
据此可理解，在该实施方式中，交流电压监视电路230构成第二停止信号输入部件，还构成解除信号输入部件，该第二停止信号输入部件在交流输入电压为规定的电压以下时，停止所述开关FET204的开关动作，且生成用于保持停止状态的第二信号并输入到开关控制IC205的门闩端子P1，该解除信号输入部件在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况之后，检测出交流输入电压超过规定的电压的情况时，生成用于解除开关FET204的开关动作的停止的解除信号，并输入到开关控制IC205。
下面，使用图4的定时图来说明在图3的电源装置103中的尤其以交流电压监视电路230为中心的动作。
在交流电源输入101通常关断的状态下，在由用户将电源开关101从关断切换为接通时，从交流电源监视电路230的输出B输出作为第二信号的高信号，晶体管234导通规定时间。晶体管234被导通，从而重置开关控制IC205的电源输入。之后，输出B的高信号消失，从而晶体管234截止，与此同时开关控制IC250启动，电源装置103开始动作，对负载104供给直流电压。
另一方面，电源开关102从接通切换为关断时，从交流电压监视电路230的输出A输出作为第一信号的高信号，晶体管232导通规定的时间。晶体管232被导通，从而开关控制IC205的门闩端子P1被导通，开关控制IC205处于停止状态，之后即使从输出A高信号消失，电源装置103也维持动作停止，处于直流电压不会供给到负载104的状态。
之后，电源开关102从关断切换为接通时，从交流电源监视电路230的输出B再次输出作为第二信号的高信号，晶体管234导通规定时间。晶体管234被导通，从而重置开关控制IC205的电源输入，并且开关控制IC205的门闩端子P1成为截止而门闩被解除。然后，启动开关控制IC250，电源装置重新开始动作，对负载104供给直流电压。
如此，在该实施方式中，利用在检测出电源装置103内的异常时停止开关FET204的开关动作且保持停止状态的开关控制IC205的现有的门闩端子P1，在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况时，对该门闩端子P1输入第二信号，通过该信号停止开关电路的开关动作，并且保持停止状态。因此，通过利用现有的门闩端子P1，在电源开关关断时可靠地停止电源装置103并保持停止状态，因此无需追加复杂的电路，追加简单的电路结构即可，不会导致成本的大幅增加。
并且，在检测出交流输入电压为规定的电压以下的情况之后，检测出交流输入电压超过了规定的电压的情况下，即在此接通电源开关时，将解除信号输入到开关控制IC205，从而能够可靠地解除开关FET204的开关动作的停止，再次开始开关动作。
此外，在整流电路201的上游侧使用从二极管216和217输入的交流输入电压，进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测、超过了规定的电压的情况的检测，因此能够可靠地进行这些检测，进而能够更加可靠地进行伴随电源开关的关断的电源装置的停止和停止状态的保持、之后的伴随电源开关的接通的电源装置的动作重新开始。
图5是表示交流电压监视电路230的一例的电路图。
该交流电压监视电路230具备：电阻218和电容器219的连接点P3的电压分别输入到负端子和正端子的2个比较器301和302；对辅助线圈203c的输出即开关控制IC205的电源电压进行分压的2个电阻305和306；同样对开关控制IC205的电源电压进行分压，并与所述电阻305和306电阻值相同的2个电阻307、308；连接到比较器301和303的输出，接收比较器301和303的输出信号而输出一定时间的脉冲的2个单次定时器303、304。
此外，所述电阻305和306的分压点连接到比较器301的正端子，所述电阻307和308的分压点连接到比较器302的负端子。
在图5所示的交流电压监视电路230中，电源开关102被接通，比较器302的正端子的电压超过了电阻307和308的分压点的电压时，比较器302导通，从单次定时器304对输出B输出单次脉冲（解除信号）。
另一方面，在电源开关102被关断，比较器301的负端子的电压为电阻305和306的分压点的电压以下时，比较器301导通，从单次定时器303对输出A输出单次脉冲（第二信号）。

Claims (4)

1.一种电源装置，其特征在于具备：
整流电路，将交流输入电压整流为直流；
平滑电容器，连接到所述整流电路的输出侧；
开关元件，用于对所述平滑电容器的输出进行开关，将所述平滑电容器的输出供给到负载侧；
开关控制部件，对所述开关元件的开关动作进行控制；
第一停止信号输入部件，在检测出电源装置内的异常时，停止所述开关元件的开关动作，并且生成用于保持停止状态的第一信号并输入到所述开关控制部件的停止保持用端子；
检测部件，检测所述交流输入电压为规定的电压以下的情况；以及
第二停止信号输入部件，在通过所述检测部件检测出所述交流输入电压为规定的电压以下的情况时，停止所述开关元件的开关动作，并且生成用于保持停止状态的第二信号并输入到所述开关控制部件的停止保持用端子。
2.如权利要求1所述的电源装置，具备：
解除信号输入部件，在通过所述检测部件检测出所述交流输入电压为规定的电压以下的情况之后，检测出交流输入电压超过了规定的电压的情况时，生成用于解除所述开关元件的开关动作的停止的解除信号，并输入到所述开关控制部件。
3.如权利要求1所述的电源装置，其中，
所述检测部件使用所述整流电路的上游侧的电压来进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测。
4.如权利要求2所述的电源装置，其中，
所述检测部件使用所述整流电路的上游侧的电压来进行交流输入电压为规定的电压以下的情况的检测、和超过了规定的电压的情况的检测。
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