DE3402479A1

DE3402479A1 - Stromversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE3402479A1
Application number: DE19843402479
Authority: DE
Inventors: Tadashi Tokio/Tokyo Ishikawa; Toshiro Kawasaki Kanagawa Matui; Jyoji Yokohama Kanagawa Nagahira; Koji Suzuki; Kazuyoshi Kawasaki Kanagawa Takahashi; Kunio Tokio/Tokyo Yoshihara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1984-07-26
Also published as: JPS59139858A; US4607320A; JPH0468862B2

Description

Stromversorgungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung zur Verwendung als Hochspannungsquelle in einem Kopiergerät oder dergleichen und insbesondere auf eine Stromversorgungseinrichtung, bei der eine primär zugeführte Leistung geschaltet und danach gleichgerichtet wird, um eine erwünschte Gleichstrom-Speisung zu erhalten.

Herkömmlicherweise wird die Einschaltdauer der Primärwicklung eines Wechselrichter-Transformators dadurch gesteuert, daß

i) die Frequenz von über einen Schalttransistor zugeführtem Strom verändert wird, während die Einschaltdauer des Schalttransistors konstant gehalten wird, oder daß

ii) die Einschaltdauer des Schalttransistors verändert wird, während die Frequenz der Stromzufuhr konstant gehalten wird.

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. * · Die Schaltkurvenform eines Wechselrichter-Transformators zeigt bekanntermaßen eine Resonanz, die von der Induktivität des Transformators abhängig ist. Falls"die Speisefrequenz niedriger als die Resonanzfrequenz ist, ergibt das Verfahren i) keine Abnahme des Leistungswirkungs-• 'grads, da das Schalten erfolgt, wenn die Resonanz spannung, an der Induktivität auf "O" zurückgekehrt ist. Falls jedoch die Speisefrequenz höher als die Resonanzfrequenz ist, wird durch erhöhte Verluste in dem Schalttransistor der Leistungswirkungsgrad verschlechtert, da das Schalten vor der Rückkehr der Resonanzspannung auf "0" stattzufinden pflegt. Andererseits kann bei dem Verfahren ü)/ bei dem die Speisefrequenz konstant gehalten wird, für eine bestimmte Einschaltdauer der Leistungswirkungsgrad dadurch verschlechtert sein, daß das Schalten vor der Rückkehr der Resonanzspannung an der Induktivität auf "0" erfolgt.

In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die ·Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung mit verbessertem Leistungswirkungsgrad und verbesserter Stabilität zu schaffen.

Mit der Erfindung soll eine Stromversorgungseinrichtung geschaffen werden, die es bei dem -Erzielen einer erwünschten Stromversorgung durch Schalten eines Primär-.Stroms ermöglicht, bei diesem zur Stromversorgungs-Steuerung dienenden Schalten eine Abschaltdauer konstant zu, hai ten.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

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Fig. 1 ist ein Schaltbild der Stromversorgungseinrichtung gernäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 (A) bis 2 (C) sind Zeitdiagramme, die Funktionen verschiedener Teile in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung veranschaulichen.

Fig. 1 ist ein Schaltbild der Stromversorgungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und zeigt einen durch einen Rechenverstärker gebildeten Differenzverstärker Ql, durch Rechenverstärker gebildete Vergleicher Q2 und Q3, einen Wechselrichter-Transformator Tl, einen an die Primärwicklung des Transformators Tl angeschlossenen Schalttransistor TrI, Dioden Dl bis D3, Kondensatoren ei bis C3, Widerstände Rl bis R14, eine Bezugsspannung A für den Differenzverstärker Ql, eine über die Diode D2 dem Widerstand R9 zugeführte Bezugsspannung B, eine Bezugsspannung C für den Vergleicher Q3 und einen Verbraucher X, wie beispielsweise einen Koronalader. Obzwar

O dies nicht in Einzelheiten gezeigt ist, sind zwischen den Transformator Tl und Masse parallel zu dem Transistor TrI extern ein Kondensator und eine Diode geschaltet.

Im folgenden wird die Funktion des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.

Durch die Betätigung beispielsweise einer Kopierstarttaste wird der Transistor TrI eingeschaltet, so daß ein. Strom in dem Transformator Tl fließt, um in diesem Ener-

^W gie zu sammeln. Wenn dann der Transistor TrI ausgeschaltet wird, wird die in dem Transformator Tl gesammelte Energie . mit einer Sinusschwingung einer konstanten Frequenz abgegeben, welche durch die Induktivität L des Transformators Tl und die Kapazität des externen Konden-

sators bestimmt ist. Die Amplitude dieser. Schwingung

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ändert sich entsprechend der Einschal'tdauer des Transistors TrI, jedoch ist die Dauer des positiven Abschnitts in einem Zyklus konstant.

Über die Widerstände R4 und R5 wird der Belastungsstrom des Transformators' Tl erfaßt, wobei der Differenzverstärker Ql die Differenz zwischen einer diesem Belastungsstrom entsprechenden Spannung und der Bezugsspannung A in der Weise verstärkt, daß gemäß der nachfolgenden Erläuterung der abgegebene Belastungsstrom konstant gehalten wird; Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers Ql und die Bezugsspannung B werden über die Dioden Dl und D2 unter ODER-Verknüpfung dem' nicht invertierenden Eingang des Vergleichers Q2 zugeführt, so daß sich der Pegel an diesem nicht invertierenden Eingang entsprechend den Größen der Ausgangsspannung und der Bezugsspannung

■ B' verändert. Der Vergleicher Q2 gibt entsprechend dem Pegel an. dem nicht invertierenden Eingang und dem Pegel an dem intertierenden Eingang ein Signal mit dem hohen Pegel "H" oder dem niedrigen Pegel "L" ab. Durch das Ausgangssignal des Vergleichers Q2 wird der Kondensator C2.geladen und entladen, so daß an einem Schaltungspunkt (A) eine Sägezahnspannung gemäß der Darstellung in Fig. 2 (A) entsteht. Die Zeitkonstante dieser Sägezahnwelle ist durch den Kondensator C2 und den Widerstand RIO bestimmt. Der Maximalwert der Sägezahnwelle' hängt von dem Pegel an dem nicht invertierenden Eingang des Vergleichers Q2 ab. Die dermaßen erzielte Sägezahnwelle wird zum Vergleich mit der Bezugsspannung C dem nicht

30- invertierenden. Eingang des Vergleichers Q3 zugeführt', während entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs in dem Vergleicher Q3 die Basis des Schalttransistors TrI angesteuert wird.

Die Fig. 2 zeigt Zeitdiagramme der Funktionen verschiede-

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ner Teile der vorstehend beschriebenen Schaltung. Gemäß der Darstellung in der Fig. 2 (A) nimmt zum Erzielen eines konstanten Belastungsstroms die Sägezahnwelle für eine große Belastung eine durch die gestrichelten Linien dargestellte Form A¹ und für eine gewöhnliche Belastung eine durch ausgezogene Linien dargestellte Form B'. an. Die Steigung der Sägezahnwelle ist sowohl für die Form A¹ als auch für die Form B' durch den Kondensator C 2 und den Widerstand RIO bestimmt. Diese Ausgangsspjannung des Vergleichers Q2 wird in dem Vergleicher Q3 mit' der Bezugsspannung C verglichen. Die Fig. 2 (B) zeigt eine der durch die ausgezogenen Linien dargestellten Ausgangsspannung B¹ des Verglei.chers Q2 entsprechende Ausgangssignal-Rechteckwelle des Vergleichers Q3, während die Fi'g. 2(C) eine Ausgangssignal-Reehteckwelle zeigt, die dar durch die gestrichelten Linien dargestellten Ausgangsspannung A¹ des Vergleichers Q2 entspricht. Diese Ausgangssignal-Rechteckwellen werden an die Basis des Schalttransistors TrI angelegt, um damit die Einschaltdauer des Transformators Tl zu steuern, wodurch ein konstanter Belastungsstrom erzielt wird.

Bei d'em vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Ausschaltdauern Tn und Tf der Ausgangssignal-Rechteckwelle gemäß der Darstellung in den Fig. 2(B) und 2 (C) r immer konstant, da die Bezugsspannung C für den Vergleicher Q3 konstant gehalten wird. Auf diese Weise wird der Schalttransistor TrI unter konstanter Ausschaltdauer,-die entsprechend der Dauer des positiven'Ab-

Schnitts eines Zyklus der vorangehend genannten Sinusschwingung festgelegt wird, und veränderter Einschaltdauer gesteuert, wodurch im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren der Frequenzänderung unter Konstanthalten der Einschaltdauer oder der Einschaltdauer-Änderung unter .Konstanthalten der Frequenz der Leistungswirkungs-

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* grad verbessert wird und die Leistungsverluste verringert werden.

Die erfindungsgemäße Gestaltung ist nicht auf das vorste-B hend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern .""kann auch bei einer Zerhacker-Schal tstromverso.rgung dadurch angewandt werden, daß der Transformator ,Tl- durch eine Drosselspule ersetzt wird und der Schalttransistor .TrI in einen Stromzuführungskreis geschaltet wird.
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Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird eine Stromversorgungseinrichtung mit im Vergleich zu den herkömmlichen Steuerverfahren verbessertem Leistungswirkungsgrad erreicht, da beim Erzielen einer erwünschten Gleichstromleistung durch Schalten und darauffolgendes Gleichrichten e.iner Primär-Gleichstromleistung die Schaltvorrichtung, mit konstanter Ausschaltdauer und veränderter Einschaltdauer gesteuert wird. Falls ferner diese Stromversorgungseinrichtung einen Transformator aufweist, wird zusammen mit dem vorstehend genannten verbesserten Wirkungsgrad der zusätzliche Vorteil einer verbesserten Stabilität insbesondere bei einer Hochspannungsquelle dadurch erreicht, daß die Einschaltdauer der Primärwicklung des Transformators so gesteuert wird, daß eine konstante Sekundär-Ausgangsspannung oder ein kon -

stanter Belastungsstrom in dem sekundären Ausga.ngskreis ■ erzielt wird.

. Es wird eine Stromversorgungseinrichtung mit verbessertem Leistungswirkungsgrad und verbesserter Stabilität zur Verwendung in einem Kopiergerät oder dergleichen angege-' ben, bei■der zum Erzielen einer veränderbaren Stromversorgungssteüerung die Primärleistungszufuhr zu der Einrichtung mit konstanter Ausschaltdauer geschaltet wird.. 35

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Claims

Patentansprüche

^/ίΤ) Stromversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Transformator (Tl) zur Abnahme einer erwünschten Leistung aus einer Primärstromquelle, eine Schaltvorrichtung (TrI) zum Schalten des der Primärwicklung des Transformators zugeführten Stroms und ' eine Steuereinrichtung (Ql bis 3) zur Funktionssteuerung der Schaltvorrichtung, wobei die Steuereinrichtung zum Konstanthalten der Ausschaltdauer (Tn, Tf) der Schaltvorrichtung und zum veränderbaren Steuern der Einschaltdauer der Schaltvorrichtung ausgebildet ist.
2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schaltvorrichtung (TrI) die Stromversorgung der Primärwicklung des Transformators (Tl) ein- und ausschaltbar ist, wodurch während der Ausschaltdauer (Tn, Tf) der Schaltvorrichtung an der Schaltvorrichtung und an der Primärwicklung des Transformators eine sinusförmige Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz auftritt.
3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung

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(Ql bis 3) eine Meßeinrichtung (Ql) zum Erfassen eines Stroms in einem an die Sekundärwicklung des Transformators (Tl) angeschlossenen Verbraucher (X) aufweist und zum veränderbaren Steuern der Einschaltdauer der Schaltvorrichtung (TrI) entsprechend dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung ausgebildet ist, wodurch ein konstanter Strom über den Verbraucher erzielbar ist.
4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine an die Sekundärwicklung des Transformators (Tl) angeschlossene Gleichrichteryorrichturig (D3), durch deren Ausgangsstrom der Verbraucher

(X) gespeist wird.

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5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (Ql bis 3) eine Sägezahngeneratoreinrichtung (Q2) zum Erzeugen einer Sägezahnwelle aufweist, deren maximaler Pegel sich entsprechend dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung (Ql) ändert.

6. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Sägezahnwelle unabhängig von dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung (Ql) konstant ist.

7.. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Rechteckwellengeneratoreinrichtung (Q3) zum Erzeugen einer Rechteckwelle mit konstanter Ausschaltdauer (Tn, Tf) durch den Vergleich des Ausgangssignals der Sägezahngeneratoreinrichtung (Q2) mit einem vorbestimmten Pegel (C) aufweist.

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