JP2015233383A - Discharge circuit, power supply device with discharge circuit, and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、放電回路、放電回路を備えた電源装置及び画像形成装置に関し、特に、電気機器等の商用電源ラインに設けられる放電回路に関する。 The present invention relates to a discharge circuit, a power supply device including the discharge circuit, and an image forming apparatus, and more particularly, to a discharge circuit provided in a commercial power supply line of an electric device or the like.
従来の電気機器等の電源装置では、図7に示すように、電源入力部にフィルタ回路が設けられており、商用電源1側から侵入するコモンモードノイズやノーマルモードノイズをフィルタ回路によって吸収している。ここで、フィルタ回路は、アクロス・ザ・ライン・コンデンサ(以下、Xコンデンサ)4、ライン・バイパス・コンデンサ(以下、Yコンデンサ)5、6と呼ばれるコンデンサと、コモンモードコイル3等で構成されている。また、各国の電波障害規制に関する基準によれば、電気機器から発生する放射電界、及び商用電源1に伝導する雑音電界強度等の高周波ノイズに関する規制がなされている。そして、各国の電波障害規制を満足するために、電気機器等の電源装置では、上述したフィルタ回路を用いて高周波ノイズの低減を図っている。このため、Xコンデンサ4やYコンデンサ5、6等のフィルタ回路は電気機器等の電源装置に欠かせない部品である。なお、図7において、後述する実施例と同じ構成には同じ符号を付し、ここでの説明を省略する。
As shown in FIG. 7, in a conventional power supply device such as an electric device, a filter circuit is provided in the power input section, and the common mode noise and normal mode noise entering from the commercial power source 1 side are absorbed by the filter circuit. Yes. Here, the filter circuit is composed of an across-the-line capacitor (hereinafter referred to as X capacitor) 4, a capacitor called line bypass capacitor (hereinafter referred to as Y capacitor) 5 and 6, a
一方、商用電源1が接続される電気機器等の電源装置には、落雷等により発生するサージ電圧によるスイッチングレギュレータ9の誤動作等の発生を防止するために、電源の入力部に対してサージ電圧の放電回路を有するものがある(例えば、特許文献1参照)。従来の放電回路は、商用電源ラインから第一の放電ギャップを介してフローティングパターンが配置され、フローティングパターンから第二の放電ギャップを介して二次側のパターンが配置されている。更に、従来の放電回路は、フローティングパターンと二次側のパターン間にコンデンサが接続されていることを特徴としている。このコンデンサには、安全規格上の絶縁機能を満足するYコンデンサが使用され、第一の放電ギャップと第二の放電ギャップとで形成された二段の放電ギャップ構造となっている。そして、第一の放電ギャップと第二の放電ギャップの二つの合計距離が安全規格上の絶縁距離を満足すればよいため、第一の放電ギャップと第二の放電ギャップの各々の間隔は安全規格上必要な距離より狭くすることにより、放電開始電圧を低くすることができる。このような構造により、落雷等によって電気機器に高い周波数成分を持つ大きなサージ電圧が誘起されると、コンデンサのインピーダンスは小さくなり、ショート状態になる。よって商用電源ラインとフローティングパターンとの間のみにサージ電圧が誘起された状態となり、第一の放電ギャップで放電が起こる。この放電により商用電源ラインとフローティングパターンはショート状態となるため、商用電源ラインに誘起されたサージ電圧は全てフローティングパターンに誘起される。その結果、フローティングパターンと二次側のパターン間にサージ電圧が誘起された状態となり、第二の放電ギャップで放電が発生する。
On the other hand, in order to prevent malfunction of the
しかし、従来例では、フローティングパターンと二次側のパターンに接続したコンデンサは、商用電源ラインと接続されていない。このため、このコンデンサには電気機器から発生する放射電界、及び商用電源に伝導する雑音電界強度等の高周波ノイズに対するフィルタ機能がないという課題がある。 However, in the conventional example, the capacitor connected to the floating pattern and the secondary pattern is not connected to the commercial power line. For this reason, this capacitor has a problem that it does not have a filter function for high-frequency noise such as a radiated electric field generated from an electric device and a noise electric field intensity conducted to a commercial power source.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to realize a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike while maintaining a function as a noise filter circuit.
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configuration.
(1)前記交流電源の一方の供給ラインに接続された第一のコンデンサと、前記第一のコンデンサと異なる容量を有し、前記第一のコンデンサとグランドの間に直列に接続された第二のコンデンサと、を備え、前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサのうち容量が小さいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第一の距離が、前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサのうち容量が大きいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第二の距離よりも小さいことを特徴とする放電回路。 (1) A first capacitor connected to one supply line of the AC power source and a second capacitor having a different capacity from the first capacitor and connected in series between the first capacitor and the ground A first distance between a portion of the first capacitor and the second capacitor having the same potential as each electrode of the capacitor having a small capacitance is the first capacitor and the second capacitor. A discharge circuit characterized by being smaller than a second distance between portions of the two capacitors having the same potential as each electrode of a capacitor having a large capacity.
(2)交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成する電源装置であって、前記交流電圧を整流する整流手段と、前記(1)に記載の放電回路と、を備えたことを特徴とする電源装置。 (2) A power supply apparatus that generates a DC voltage from an AC voltage input from an AC power supply, comprising: rectifying means that rectifies the AC voltage; and the discharge circuit according to (1). Power supply.
(3)交流電源の一方の供給ラインに一端が接続された第一のコンデンサと、交流電源の他方の供給ラインに一端が接続された第二のコンデンサと、前記第一及び第二のコンデンサの夫々の他端同士を接続した接続点とグランド間に直列に接続されており、前記第一と第二のコンデンサとは異なる容量値の第三のコンデンサと、前記第一のコンデンサと前記第三のコンデンサ又は前記第二のコンデンサと前記第三のコンデンサのうち容量が小さいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第一の距離が、前記第一のコンデンサと前記第三のコンデンサ又は前記第二のコンデンサと前記第三のコンデンサのうち容量が大きいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第二の距離よりも小さいことを特徴とする放電回路。 (3) a first capacitor having one end connected to one supply line of the AC power supply, a second capacitor having one end connected to the other supply line of the AC power supply, and the first and second capacitors A third capacitor having a capacitance value different from that of the first and second capacitors, the first capacitor and the third capacitor are connected in series between a connection point connecting the other ends of the two and the ground. The first distance between the first capacitor and the third capacitor or the second capacitor and a portion of the third capacitor having the same potential as each electrode of the capacitor having a small capacity is A discharge circuit characterized by being smaller than a second distance between portions of the second capacitor and the third capacitor that have the same potential as each electrode of a capacitor having a large capacity.
(4)交流電源から入力される交流電圧から直流電圧を生成する電源装置であって、前記交流電圧を整流する整流手段と、前記(3)に記載の放電回路と、を備えたことを特徴とする電源装置。 (4) A power supply device for generating a DC voltage from an AC voltage input from an AC power supply, comprising: rectifying means for rectifying the AC voltage; and the discharge circuit according to (3). Power supply.
(5)記録材に画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成手段を制御する制御手段と、前記画像形成手段及び前記制御手段に電力を供給する前記(2)又は(4)に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 (5) The image forming means for forming an image on a recording material, the control means for controlling the image forming means, and supplying power to the image forming means and the control means (2) or (4) An image forming apparatus comprising: a power supply device.
本発明によれば、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike while maintaining the function as a noise filter circuit.
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings.
[電源装置]
図1は実施例1のフィルタ回路及び本実施例のフィルタ回路が適用された電源装置の一例を示す図である。交流電源である商用電源1にはグランドであるプロテクトアース2が取り付けられている。商用電源1の一方の供給ラインであるライブ(LIVE)ラインと商用電源1の他方の供給ラインであるニュートラル(NEUTRAL)ラインの間には、コモンモードコイル3、アクロス・ザ・ライン・コンデンサ(以下、Xコンデンサ)4が接続されている。また、商用電源1のニュートラルラインにはプロテクトアース2との間にライン・バイパス・コンデンサ(以下、Yコンデンサ)5が接続されている。整流手段である整流ダイオード7a、7b、7c、7d(以下、整流ダイオード7とする)は、全波整流回路を構成するように配置され、商用電源1から入力される交流電圧を整流する。また、整流ダイオード7によって構成される全波整流回路の出力側には平滑コンデンサ8が接続され、整流された交流電圧の平滑を行う。整流ダイオード7及び平滑コンデンサ8の後段には、スイッチングレギュレータ9が接続されており、平滑された電圧を高周波でスイッチングすることで、所定の出力電圧を生成する。
[Power supply unit]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a power supply device to which the filter circuit of the first embodiment and the filter circuit of the present embodiment are applied. A commercial power source 1 that is an AC power source is provided with a
本実施例では、商用電源1のライブラインとプロテクトアース2との間に、第一のコンデンサであるYコンデンサ6と第二のコンデンサであるYコンデンサ10とを直列に接続する。更に、本実施例のYコンデンサ6とYコンデンサ10は異なる容量値を有し、後述するプリント基板100上のランド間のパターン距離はそれぞれ所定の距離を有することを特徴とする。具体的には、本実施例では、Yコンデンサ6の容量値C6は820pFであり、Yコンデンサ10の容量値C10は560pFである。Yコンデンサ6の容量値C6とYコンデンサ10の容量値C10の合成容量値は約330pFとなり、Yコンデンサ5と同じ容量値としている。このように、Yコンデンサ6とYコンデンサ10の合成容量値をYコンデンサ5の容量値とほぼ等しい容量値とすることで、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間のインピーダンスは同じとなる。よって、本実施例の構成では、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制することができる。即ち、本実施例のYコンデンサ5、6、10は、フィルタ回路の一部として機能している。なお、本実施例ではYコンデンサ6とYコンデンサ10の容量値は上述した値としたが、スイッチング電源の構成や電気機器の構成によってノイズの発生量が異なるため、これらの容量値は上述した値に限定されるものではない。また、上述した例では、Yコンデンサ6、10の合成容量値とYコンデンサ5の容量値が等しいが、これらの容量値は、必ずしも等しくなる必要はなく、フィルタ回路として機能すればよい。
In this embodiment, a
[プリント基板上のパターン]
図2は、本実施例のプリント基板100上でのYコンデンサ6、10周辺のパターンのみを抜粋して示したもので、Yコンデンサ6等の部品が実装される部品面とは反対側の半田面を示す図である。パターン11は商用電源1のニュートラルライン側のパターンであり、パターン12はライブライン側のパターンであり、パターン13はプロテクトアース2のパターンである。また、パターン14はYコンデンサ6とYコンデンサ10を直列に接続するためのパターンである。パターン12、13、14上の二重の白丸で示されているランドに接して設けられた白抜き部12a、13b、14a、14bは、プリント基板100上でレジストが塗布されていない部分で、導体がむき出しになっている状態の部分である。白抜き部12aはパターン12と、白抜き部13bはパターン13と、白抜き部14a、14bはパターン14と、それぞれ同電位になっている。
[Pattern on printed circuit board]
FIG. 2 shows only the patterns around the
ここで、容量値820pFであるYコンデンサ6の各電極(端子、端子電極ともいう)と同電位の部分である白抜き部12aと白抜き部14aの間の第二の距離であるパターンギャップAは1.6mmである。また、容量値560pFであるYコンデンサ10の各電極と同電位の部分である白抜き部13bと白抜き部14bの間の第一の距離であるパターンギャップBは1.1mmである。よって、パターンギャップAとパターンギャップBの合計距離が2.7mm(=1.6mm+1.1mm)となる。パターンギャップAとパターンギャップBの合計距離は、電気機器毎に異なる各国の安全規格の沿面距離と空間距離を満足する値、即ち、安全規格上の必要な絶縁距離(所定の距離)よりも大きく構成されている。また、パターンギャップAとパターンギャップBの各々の距離は、安全規格上の必要な絶縁距離よりも短く構成されている。更に、パターンギャップA間にはスリットSaが、パターンギャップB間にはスリットSbが、それぞれ設けられている。なお、本実施例ではパターンギャップAとパターンギャップBの値を上述した値とした。しかし、商用電源1の電圧値や各国の安全規格及び電気機器の種類により必要な絶縁距離は変わるため、各パターンギャップの値は上述した値に限定されるものではない。
Here, a pattern gap A which is a second distance between the
[従来例との比較]
商用電源1とプロテクトアース2の間に異なる容量値のYコンデンサ6とYコンデンサ10を直列に接続し、パターンギャップA及びパターンギャップBを設けることによる効果を、従来例と比較して説明する。図3(a)は図7で説明した従来例の電源装置のサージ電圧を示すグラフであり、本実施例の構成が適用されていない場合の、落雷等により商用電源1のライブラインに侵入する過大なサージ電圧の波形を示している。図3(a)は横軸が時間、縦軸が電圧であり、右図は左図の破線枠部を拡大した波形を示す図である。また、図3(b)は図1の本実施例の電源装置の電圧を示すグラフであり、ライブラインに侵入したサージ電圧の波形を示している。図3(b)も図3(a)と同様のグラフであり、右図は左図の破線枠部を拡大した波形を示す図である。
[Comparison with conventional example]
The effect obtained by connecting the
図3(a)に示すように、従来の電源装置では、サージ電圧が商用電源1から誘起されると、プロテクトアース2に対して商用電源1のライブラインには、図3(a)中の実線で示すような誘起電圧が発生する。このとき、図7に示す従来例のフィルタ回路を有する電源装置では、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間にはYコンデンサ5、6のみしか接続されていない。このため、図7に示す従来例の電源装置では、安全規格上の絶縁距離を確保するために、各々のパターンギャップを2.7mmとしていた。しかし、従来の電源装置のパターンギャップ(2.7mm)では間隔が大きすぎるために、サージ電圧が誘起されても放電が起こらない。または、放電が起こったとしても、誘起された電圧は放電されるまでに過大な電圧に至ってしまう。このため、図3(a)に示すように、商用電源ラインに誘起されるサージ電圧は、高い値を保ったままとなる。よって、従来の電源装置では、サージ電圧によって誘起された誘起電圧がそのまま後段のスイッチングレギュレータ9に供給されてしまい、後段のスイッチングレギュレータ9等の誤動作等が発生するおそれがある。
As shown in FIG. 3A, in the conventional power supply device, when a surge voltage is induced from the commercial power source 1, the live line of the commercial power source 1 in FIG. An induced voltage as shown by the solid line is generated. At this time, in the power supply apparatus having the conventional filter circuit shown in FIG. 7, only the
[落雷時の放電開始電圧]
一方、図3(b)で示すように、本実施例の回路では、異なる容量値のYコンデンサ6とYコンデンサ10をライブラインとプロテクトアース2の間に直列に接続し、パターンギャップA及びパターンギャップBを設けている。このため、落雷時の誘起電圧の放電開始電圧が低くなる。この理由を以下に詳細に説明する。
[Discharge start voltage during lightning strike]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the circuit of the present embodiment, the
商用電源1のライブラインに誘起されるサージ電圧をVとすると、Yコンデンサ6の両端電圧V6とYコンデンサ10の両端電圧V10はそれぞれの次式の通り容量値の比で分圧される。
V6=V×C10/(C6+C10)
V10=V×C6/(C6+C10)
よって、誘起される電圧は、容量値が小さいYコンデンサ10の両端電圧V10のほうが、容量が大きいYコンデンサ6の両端電圧V6に比べて大きくなる(V10>V6)。その様子を図3(b)の拡大図の点線波形で示す。Yコンデンサ10のパターンギャップBは1.1mmとなっている。このため、パターンギャップB間の電圧が放電に耐えられない電圧まで誘起されたタイミングT1において、パターンギャップB間、即ち、白抜き部14bと白抜き部13bとの間で第一の放電(ショート)が発生する。このように、タイミングT1は、パターンギャップB間で放電が開始されるタイミングである。パターンギャップB間で第一の放電が行われた結果、プロテクトアース2とパターン14はショート状態となるため、商用電源1の誘起電圧VはYコンデンサ6の両端のみに誘起されることになる。
If the surge voltage induced in the live line of the commercial power source 1 is V, the both-ends voltage V6 of the
V6 = V × C10 / (C6 + C10)
V10 = V × C6 / (C6 + C10)
Therefore, the induced voltage is larger at the both-end voltage V10 of the
次に、パターンギャップAは1.6mmとなっている。このため、パターンギャップA間の電圧が放電に耐えられない電圧まで誘起されたタイミングT2において、パターンギャップA間、即ち、白抜き部12aと白抜き部14a間で第二の放電(ショート)が発生する。このように、タイミングT2は、パターンギャップA間で放電が開始されるタイミングである。このとき、パターンギャップが短いほど放電開始電圧は低くなるため、本実施例の構成を適用した場合(パターンギャップA 1.6mm)は、本実施例の構成を適用しない場合(例えば、従来のパターンギャップ 2.7mm)に比べて放電開始電圧は低くなる。
Next, the pattern gap A is 1.6 mm. Therefore, at the timing T2 when the voltage between the pattern gaps A is induced to a voltage that cannot withstand the discharge, a second discharge (short) occurs between the pattern gaps A, that is, between the
なお、本実施例ではライブラインにサージ電圧が発生したときの放電の説明をしたが、ニュートラルラインにサージ電圧が発生した場合には、Xコンデンサ4を介してライブラインにサージ電圧が誘起される。ここで、Xコンデンサ4の容量に比べて、直列に接続したYコンデンサ6、10の合成容量はかなり小さいため、サージ電圧は、直列に接続されたYコンデンサ6、10に誘起される。よって、ニュートラルラインにサージ電圧が発生した場合であっても、前述と同様の効果により、Yコンデンサ6、10で放電が起こる。このように、本実施例では、Yコンデンサ6、10は放電回路としても機能する。
In this embodiment, the discharge when a surge voltage occurs in the live line has been described. However, when a surge voltage occurs in the neutral line, the surge voltage is induced in the live line via the X capacitor 4. . Here, since the combined capacity of the
なお、図2に示すように、放電箇所となるパターンギャップA及びパターンギャップBには、それぞれスリットSa、スリットSbが設けられている。スリットSa、スリットSbが設けられていることにより、それぞれのパターンギャップ間で放電が発生しても、プリント基板100が炭化することがなく、絶縁耐圧が低下することはない。また、本実施例では、放電部(白抜き部12a等)をプリント基板100のパターン上に設けているため、追加される部品を必要とせずコストを低減できる。しかし、放電部はプリント基板100のパターン上に限ったものではなく、プリント基板100のパターン以外のところで金属等の端子を用いてYコンデンサと同電位部を形成し、ギャップを設けて放電させても良い。例えば、プリント基板100の部品面側に針金状の金属で放電部を構成し、針金状の金属間で放電させてもよく、以降の実施例でも同様とする。
As shown in FIG. 2, a slit Sa and a slit Sb are provided in the pattern gap A and the pattern gap B, which are discharge locations, respectively. By providing the slit Sa and the slit Sb, even if a discharge occurs between the pattern gaps, the printed
このように、本実施例では、商用電源1のラインとプロテクトアース2間で安全規格上必要な絶縁距離を確保しつつ、サージ電圧の放電開始電圧を低くすることができる。このため、後段に接続されたスイッチングレギュレータ9が誤動作等を起こすことがなくなる。また、従来の放電回路とは異なり、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間にYコンデンサ6、10が接続されている。このため、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路としての機能も有している。
Thus, in this embodiment, the discharge start voltage of the surge voltage can be lowered while ensuring an insulation distance necessary for safety standards between the line of the commercial power source 1 and the
なお、本実施例では、Yコンデンサ6とYコンデンサ10を直列に接続する構成としたが、Yコンデンサ5とYコンデンサ10を直列に接続してもよいし、Yコンデンサ5、6双方にそれぞれYコンデンサを直列に接続してもよい。また、本実施例では、コモンモードコイル3よりも上流側である商用電源1側に、Yコンデンサ5、6、10を接続しているが、コモンモードコイル3の下流側と整流ダイオード7との間にYコンデンサ5、6、10を接続してもよい。更に、本実施例では、一つのコモンモードコイル3のみで構成されたフィルタ回路の場合の説明をした。しかし、コモンモードコイルを二つ接続した二段フィルタ回路の場合、二段目のコモンモードコイルの下流側と整流ダイオード7との間にYコンデンサ5、6、10を接続してもよく、以降の実施例においても同様である。
In this embodiment, the
なお、上述した実施例では、Yコンデンサ6の容量とYコンデンサ10の容量は、C6>C10として説明したが、C6<C10であってもよい。ただし、この場合には、Yコンデンサ6のパターンギャップAとYコンデンサ10のパターンギャップBは、A<Bとなるように構成する。即ち、直列に接続される2つのYコンデンサのうち、容量が小さいYコンデンサのパターンギャップの距離が、容量が大きいYコンデンサのパターンギャップの距離よりも小さくなるように構成する。
In the above-described embodiment, the capacity of the
以上、本実施例によれば、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike or the like can be realized while maintaining a function as a noise filter circuit.
[電源装置]
実施例2では、実施例1に対して商用電源1のライン間にXコンデンサが接続されない場合において、商用電源1の両ラインにそれぞれYコンデンサを2つずつ直列に接続して構成されているところが異なる。図4(a)は、本実施例のフィルタ回路及びフィルタ回路が適用された電源装置の回路の一例を示す図である。なお、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図4(a)において、商用電源1のニュートラルラインとプロテクトアース2間に、第三のコンデンサであるYコンデンサ5と第四のコンデンサであるYコンデンサ15が直列に接続されている。Yコンデンサ5、15は、整流ダイオード7の入力側に接続される。更に、Yコンデンサ5とYコンデンサ15は異なる容量値を持ち、プリント基板100のランド間のパターン距離はそれぞれ所定の距離を有することを特徴とする。
[Power supply unit]
In the second embodiment, when the X capacitor is not connected between the lines of the commercial power supply 1 with respect to the first embodiment, two Y capacitors are connected in series to both lines of the commercial power supply 1 respectively. Different. FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a filter circuit of the present embodiment and a circuit of a power supply device to which the filter circuit is applied. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as Example 1, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 4A, a
具体的には、本実施例では、Yコンデンサ5の容量値C5は820pFであり、Yコンデンサ15の容量値C15は560pFであるため、Yコンデンサ5とYコンデンサ15の合成容量値は約330pFとなる。一方、実施例1と同様に、Yコンデンサ6の容量値C6は820pFであり、Yコンデンサ10の容量値C10は560pFであるため、Yコンデンサ6とYコンデンサ10の合成容量値は約330pFとなる。このように、本実施例では、Yコンデンサ6とYコンデンサ10の合成容量値が、Yコンデンサ5とYコンデンサ15の合成容量値と同じになるように構成されている。本実施例では、Yコンデンサ5、6、10、15の容量値をそれぞれ上述した容量値とすることで、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間のインピーダンスが同じとなる。よって、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路として機能する。
Specifically, in this embodiment, the capacitance value C5 of the
なお、Yコンデンサ5、6、10、15の容量値を、それぞれ上述した容量値としたが、スイッチング電源の構成や電気機器の構成によりノイズの発生量が異なるため、容量値は上述した値に限ったものではない。また、上述した例では、Yコンデンサ5、15の合成容量値とYコンデンサ6、10の合成容量値が等しいが、これらの合成容量値は、必ずしも等しくなる必要はなく、フィルタ回路として機能すればよい。また、Yコンデンサ5の容量値C5がYコンデンサ15の容量値C15より小さい容量であってもよい。この場合、後述するYコンデンサ5の第三の距離であるパターンギャップCを、後述するYコンデンサ15の第四の距離であるパターンギャップDよりも小さく構成すればよい。
The capacitance values of the
[プリント基板上のパターン]
図4(b)は、本実施例におけるプリント基板100上でのYコンデンサ5、6、10、15周辺のパターンのみを抜粋して示したものである。実施例1と同一の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。パターン16は、Yコンデンサ5とYコンデンサ15を直列に接続するためのパターンである。また、パターン11、13、16上の白抜き部11c、13d、16c、16dはプリント基板100のレジストが塗布されていない部分で、導体がむき出しの状態となっている部分である。白抜き部11cはパターン11と、白抜き部13dはパターン13と、白抜き部16c、16dはパターン16と、それぞれ同電位になっている。
[Pattern on printed circuit board]
FIG. 4B shows only the patterns around the
なお、実施例1では、図2に示すように、放電が発生する白抜き部12a、14a等は、ランドに接して構成されている。一方、本実施例では、放電が発生する白抜き部12a、14a等は、実施例1とは異なり、ランドからずれた位置に構成されている。即ち、本実施例では、Yコンデンサ6等が半田付けされるランドとは異なる位置で放電が発生することになる。また、例えば、白抜き部12aと、白抜き部12aに対向する白抜き部14aは、それぞれ互いに対向する側が凸形状となっており、より放電が発生しやすい形状となっている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
ここで、容量値820pFであるYコンデンサ5の電極が半田付けされるランドと同電位部の白抜き部11cと白抜き部16cのパターンギャップCは1.6mmである。また、容量値560pFであるYコンデンサ15の端子が半田付けされるランドと同電位部の白抜き部13dと白抜き部16dのパターンギャップDは1.1mmである。よって、パターンギャップCとパターンギャップDの合計距離は2.7mmとなる。この合計距離は、電気機器毎に異なる各国の安全規格の沿面距離と空間距離を満足する値であり、パターンギャップC、パターンギャップDのそれぞれの距離は安全規格上の必要な絶縁距離よりも短く構成されている。また、実施例1と同様に、パターンギャップAは1.6mm、パターンギャップBは1.1mmである。なお、本実施例では各パターンギャップを上述した距離としたが、商用電源1の電圧値や各国の安全規格及び電気機器の種類により必要な絶縁距離は変わるため、パターンギャップの距離は上述した距離に限ったものではない。
Here, the pattern gap C between the
[Xコンデンサがない構成での放電]
以下、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2の間に異なる容量値のYコンデンサ5、15と、Yコンデンサ6、10をそれぞれ直列に接続し、パターンギャップA、B、C、Dを設ける理由を説明する。実施例1の構成では、Xコンデンサ4が商用電源1のライン間に接続されている。このため、実施例1で説明したように、落雷時にニュートラルラインのみに過大なサージ電圧が発生してもXコンデンサ4を介してライブライン側にサージ電圧が誘起される。しかし、本実施例の構成のように、Xコンデンサ4が商用電源1のライン間に接続されていない場合は、ニュートラルラインのみに過大なサージ電圧が発生した場合、Xコンデンサ4がないためライブライン側にサージ電圧が誘起されない。このため、Yコンデンサ6、10での放電が発生しない。よって、本実施例の構成のように、Xコンデンサ4がライン間にない場合は、商用電源1の各ラインにそれぞれYコンデンサを2つずつ直列に接続することで課題が解決される。
[Discharge without X capacitor]
Hereinafter, the reason why the pattern capacitors A, B, C, and D are provided by connecting the
本実施例では、直列に接続されたYコンデンサの容量比や、各パターンギャップの距離を各ラインとも同じ構成としている。このため、どちらかのラインのみに過大なサージ電圧が発生しても、実施例1で説明した原理でYコンデンサ6、10又はYコンデンサ5、15のパターンギャップ間で放電が行われる。即ち、例えば、直列に接続された2つのYコンデンサのうち、容量値の小さなYコンデンサ15で第一の放電が発生し、その後、直列に接続された2つのYコンデンサのうち、容量値の大きなYコンデンサ5で第二の放電が発生する。本実施例のYコンデンサ5、15では、パターンギャップC、Dの合計距離が安全規格上の必要な絶縁距離を保ちつつ、従来の回路に比べてそれぞれのパターンギャップC、Dの距離が短いため、従来よりも低い電圧で放電が開始される。なお、放電箇所となるパターンギャップCにはスリットScを、パターンギャップDにはスリットSdを、実施例1と同様に設けている。このため、それぞれのパターンギャップ間で放電しても、プリント基板100が炭化することがなく、絶縁耐圧が低下することはない。
In the present embodiment, the capacitance ratio of the Y capacitors connected in series and the distance between the pattern gaps are the same in each line. For this reason, even if an excessive surge voltage is generated only in one of the lines, discharge is performed between the pattern gaps of the
このように、商用電源1のライン間にXコンデンサが接続されていない回路構成であっても、商用電源1の一つのラインのみに誘起されたサージ電圧をプロテクトアース2に放電させることが可能となる。そして、放電回路の後段に接続されたスイッチングレギュレータ9が誤動作等を起こすことがなくなる。また、従来の放電回路とは異なり、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間にはYコンデンサが接続されている。このため、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路としても機能する。
As described above, even if the circuit configuration is such that no X capacitor is connected between the lines of the commercial power supply 1, it is possible to discharge the surge voltage induced in only one line of the commercial power supply 1 to the
本実施例では、コモンモードコイル3より上流側である商用電源1側にYコンデンサ5、6、10、15を接続しているが、コモンモードコイル3から下流側と整流ダイオード7との間にYコンデンサ5、6、10、15を接続してもよい。なお、ニュートラルラインに2つのYコンデンサ5、15が接続された本実施例の構成は、Xコンデンサ4を有する実施例1の構成にも適用できる。
In this embodiment,
以上、本実施例によれば、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike or the like can be realized while maintaining a function as a noise filter circuit.
[電源装置]
実施例3では、実施例2に対して商用電源1の両ラインに2つのYコンデンサの一端をそれぞれ接続し、それら2つのYコンデンサの他端とプロテクトアース間を1つのYコンデンサで直列に接続して構成されているところが異なる。図5(a)は本実施例のフィルタ回路及びフィルタ回路が適用された電源装置の回路の一例を示す図である。実施例2と同一の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図5(a)において、商用電源1の各ラインに、第一及び第二のコンデンサであるYコンデンサ5、6の一端をそれぞれ接続する。また、第三のコンデンサであるYコンデンサ10の一端をプロテクトアース2に接続する。そして、Yコンデンサ5、6の他端を接続した接続点と、Yコンデンサ10の他端を接続している。即ち、Yコンデンサ5、6の他端同士を接続した接続点とグランド間に、直列にYコンデンサ10を接続している。
[Power supply unit]
In the third embodiment, one end of two Y capacitors is connected to both lines of the commercial power supply 1 in the second embodiment, and the other end of the two Y capacitors and the protective earth are connected in series with one Y capacitor. Are different. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a filter circuit of the present embodiment and a circuit of a power supply device to which the filter circuit is applied. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 5A, one end of each of
本実施例では、Yコンデンサ5の容量値C5とYコンデンサ6の容量値C6は820pFであり、Yコンデンサ10の容量値C10は560pFである。このため、商用電源1のライブラインとプロテクトアース2間の合成容量値は、Yコンデンサ6とYコンデンサ10の合成容量値と等しくなり、約330pFとなる。一方、商用電源1のニュートラルラインとプロテクトアース2間の合成容量値は、Yコンデンサ5とYコンデンサ10の合成容量となり、約330pFとなる。本実施例では、Yコンデンサ5、6、10の容量値を上述した容量値とすることで、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間のインピーダンスは同じとなる。よって、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路として機能する。なお、本実施例では、Yコンデンサ5、6、10の容量値を上述の値としたが、スイッチング電源の構成や電気機器の構成によりノイズの発生量が異なるため、容量値は上述した値に限ったものではない。なお、Yコンデンサ5、10の合成容量値とYコンデンサ6、10の合成容量値は、必ずしも等しくなる必要はない。
In this embodiment, the capacitance value C5 of the
[プリント基板上のパターン]
図5(b)は、本実施例のプリント基板100上でのYコンデンサ5、6、10周辺のパターンのみを抜粋して示したものである。実施例2と同一の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。パターン11上の白抜き部11c、パターン12上の白抜き部12a、パターン13上の白抜き部13b、パターン14上の白抜き部14a、14b、14cは、プリント基板100のレジストが塗布されていない部分で、導体がむき出しの状態である。白抜き部11cはパターン11と、白抜き部12aはパターン12と、白抜き部13bはパターン13と、白抜き部14a、14b、14cはパターン14と、それぞれ同電位となっている。
[Pattern on printed circuit board]
FIG. 5B shows only the patterns around the
ここで、容量値820pFであるYコンデンサ5の端子が半田付けされるランドと同電位部の白抜き部11cと白抜き部14cの第二の距離であるパターンギャップCの距離は、1.6mmである。また、容量値820pFであるYコンデンサ6の端子が半田付けされるランドと同電位部の白抜き部12aと白抜き部14aの第二の距離であるパターンギャップAの距離は、1.6mmである。このように、パターンギャップAとパターンギャップCの距離は等しくなっている。また、容量値560pFであるYコンデンサ10の端子が半田付けされるランドと同電位部の白抜き部13bと白抜き部14bの第一の距離であるパターンギャップBの距離は、1.1mmである。よって、パターンギャップAとパターンギャップBの合計距離は2.7mmであり、パターンギャップCとパターンギャップBの合計距離も2.7mmである。この合計距離は、電気機器毎に異なる各国の安全規格の沿面距離と空間距離を満足する値であり、各々のギャップは安全規格上の必要な絶縁距離よりも短く構成されている。
Here, the distance of the pattern gap C which is the second distance between the
なお、本実施例では各パターンギャップの距離を上述した距離としたが、商用電源1の電圧値や各国の安全規格及び電気機器の種類により必要な絶縁距離は変わるため、パターンギャップの距離は上述した距離に限ったものではない。パターンギャップの距離については、次のような関係を満たすように構成すればよい。即ち、直列に接続される2つのYコンデンサ(Yコンデンサ5、10又はYコンデンサ6、10)のうち、容量が小さいYコンデンサのパターンギャップの距離が、容量が大きいYコンデンサのパターンギャップの距離よりも小さくなるように構成すればよい。
In the present embodiment, the distance between the pattern gaps is the distance described above. However, since the necessary insulation distance varies depending on the voltage value of the commercial power source 1, the safety standard of each country, and the type of electrical equipment, the distance between the pattern gaps is as described above. It is not limited to the distance. The distance of the pattern gap may be configured to satisfy the following relationship. That is, of the two Y capacitors (
本実施例では、実施例2と同様、Yコンデンサ5、6、10の容量比やパターンギャップを各ラインとも同じ容量比に構成されている。このため、どちらかのラインのみに過大なサージ電圧が発生しても、実施例1で説明した原理で商用電源1のラインからプロテクトアース2の間で放電が行われる。なお、放電箇所となるパターンギャップAにはスリットSaが、パターンギャップBにはスリットSbが、パターンギャップCにはスリットScが、実施例2と同様、それぞれ設けられている。このため、パターンギャップ間で放電が発生しても、プリント基板100が炭化することがなく、絶縁耐圧が低下することはない。
In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the capacitance ratios and pattern gaps of the
このように、商用電源1のライン間にXコンデンサが接続されていない回路構成であっても、サージ電圧をプロテクトアース2に放電させることが可能となる。そして、放電回路の後段に接続されたスイッチングレギュレータ9が誤動作等を起こさなくなる。また、従来の放電回路とは異なり、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間にはYコンデンサが接続されている。このため、コモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路としても機能する。更に、実施例2に対して、Yコンデンサを1つ削減できるため、コストを削減しプリント基板100の省スペース化を図ることができる。
As described above, even if the circuit configuration is such that no X capacitor is connected between the lines of the commercial power source 1, the surge voltage can be discharged to the
本実施例では、コモンモードコイル3より上流側である商用電源1側にYコンデンサ5、6、10を接続しているが、コモンモードコイル3から下流側と整流ダイオード7との間にYコンデンサ5、6、10を接続してもよい。なお、Yコンデンサ6とYコンデンサ5の接続点にYコンデンサ10を接続した本実施例の構成は、Xコンデンサ4を有する実施例1の構成にも適用できる。
In this embodiment,
以上、本実施例によれば、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike or the like can be realized while maintaining a function as a noise filter circuit.
実施例1〜3で説明した電源装置は、例えば画像形成装置の低圧電源、即ちコントローラ(制御部)やモータ等の駆動部へ電力を供給する電源として適用可能である。以下に、実施例1〜3の電源装置が適用される画像形成装置の構成を説明する。 The power supply apparatus described in the first to third embodiments can be applied as, for example, a low-voltage power supply for an image forming apparatus, that is, a power supply that supplies power to a drive unit such as a controller (control unit) or a motor. Hereinafter, the configuration of the image forming apparatus to which the power supply devices of Embodiments 1 to 3 are applied will be described.
[画像形成装置の構成]
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図6に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ300は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム311、感光ドラム311を一様に帯電する帯電部317(帯電手段)、感光ドラム311に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部312(現像手段)を備えている。そして、感光ドラム311に現像されたトナー像をカセット316から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写部318(転写手段)によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器314で定着してトレイ315に排出する。この感光ドラム311、帯電部317、現像部312、転写部318が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ300は、実施例1〜3で説明した電源装置400を備えており、電源装置400のスイッチングレギュレータ9が例えば24Vや3Vの直流電圧を生成している。尚、実施例1〜3の電源装置400を適用可能な画像形成装置は、図6に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム311上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
A laser beam printer will be described as an example of the image forming apparatus. FIG. 6 shows a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an electrophotographic printer. The
レーザビームプリンタ300は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ320を備えており、実施例1〜3に記載の電源装置400は、例えばコントローラ320に電力を供給する。また、実施例1〜3に記載の電源装置400は、感光ドラム311を回転するため又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に電力を供給する。本実施例の画像形成装置は、実施例1〜3に記載の電源装置400を備えているため、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間で安全規格上の必要な絶縁距離を確保しつつ、サージ電圧の放電開始電圧を低くすることができる。このため、後段に接続されたスイッチングレギュレータ9が誤動作等を起こすことがなくなる。また、従来の放電回路を有する電源装置とは異なり、商用電源1の各ラインとプロテクトアース2間にYコンデンサが接続されている。このため、商用電源1からコモンモードで進入してくるノイズやスイッチングレギュレータ9から商用電源1側に流出するノイズを抑制するフィルタ回路としても機能する。
The
以上、本実施例によれば、画像形成装置の電源装置において、ノイズのフィルタ回路としての機能を保ちつつ、落雷等によるサージ電圧を放電する放電回路としての機能も実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the power supply device of the image forming apparatus, it is possible to realize a function as a discharge circuit that discharges a surge voltage due to a lightning strike while maintaining the function as a noise filter circuit.
1 商用電源
2 プロテクトアース
5、6、10 ライン・バイパス・コンデンサ
1
Claims (16)
前記第一のコンデンサと異なる容量を有し、前記第一のコンデンサとグランドの間に直列に接続された第二のコンデンサと、
を備え、
前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサのうち容量が小さいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第一の距離が、前記第一のコンデンサと前記第二のコンデンサのうち容量が大きいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第二の距離よりも小さいことを特徴とする放電回路。 A first capacitor connected to one supply line of the AC power source;
A second capacitor having a different capacity from the first capacitor and connected in series between the first capacitor and ground;
With
Of the first capacitor and the second capacitor, the first distance between the parts having the same potential as each electrode of the capacitor having a small capacity is the capacity of the first capacitor and the second capacitor. A discharge circuit characterized by being smaller than a second distance between portions having the same potential as each electrode of a large capacitor.
前記第一の距離及び前記第二の距離のそれぞれの距離は、前記所定の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の放電回路。 The sum of the first distance and the second distance is greater than a predetermined distance;
The discharge circuit according to claim 1, wherein each of the first distance and the second distance is smaller than the predetermined distance.
前記第三のコンデンサと異なる容量を有し、前記第三のコンデンサとグランドの間に直列に接続された第四のコンデンサと、
を備え、
前記第三のコンデンサと前記第四のコンデンサのうち容量が小さいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第三の距離が、前記第三のコンデンサと前記第四のコンデンサのうち容量が大きいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第四の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放電回路。 A third capacitor connected to the other supply line of the AC power supply;
A fourth capacitor having a different capacity from the third capacitor and connected in series between the third capacitor and ground;
With
Of the third capacitor and the fourth capacitor, the third distance between the parts having the same potential as each electrode of the capacitor having a small capacity is the capacity of the third capacitor and the fourth capacitor. The discharge circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharge circuit is smaller than a fourth distance between portions having the same potential as each electrode of the large capacitor.
前記第三の距離及び前記第四の距離のそれぞれの距離は、前記所定の距離よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の放電回路。 The sum of the third distance and the fourth distance is greater than a predetermined distance,
The discharge circuit according to claim 4, wherein each of the third distance and the fourth distance is smaller than the predetermined distance.
前記交流電圧を整流する整流手段と、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の放電回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。 A power supply device that generates a DC voltage from an AC voltage input from an AC power supply,
Rectifying means for rectifying the AC voltage;
A discharge circuit according to any one of claims 1 to 7,
A power supply device comprising:
交流電源の他方の供給ラインに一端が接続された第二のコンデンサと、
前記第一及び第二のコンデンサの夫々の他端同士を接続した接続点とグランド間に直列に接続されており、前記第一と第二のコンデンサとは異なる容量値の第三のコンデンサと、
前記第一のコンデンサと前記第三のコンデンサ又は前記第二のコンデンサと前記第三のコンデンサのうち容量が小さいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第一の距離が、前記第一のコンデンサと前記第三のコンデンサ又は前記第二のコンデンサと前記第三のコンデンサのうち容量が大きいコンデンサの各電極と同電位となる部分の間の第二の距離よりも小さいことを特徴とする放電回路。 A first capacitor having one end connected to one supply line of an AC power source;
A second capacitor having one end connected to the other supply line of the AC power supply;
A third capacitor having a capacitance value different from that of the first and second capacitors, connected in series between a connection point connecting the other ends of the first and second capacitors and the ground,
The first distance between the first capacitor and the third capacitor or the second capacitor and the third capacitor having the same potential as each electrode of the capacitor having a small capacity is the first capacitor. The capacitor and the third capacitor or the second capacitor and the third capacitor are smaller than the second distance between the parts having the same potential as each electrode of the capacitor having a large capacity. Discharge circuit.
前記第一の距離及び前記第二の距離のそれぞれの距離は、前記所定の距離よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の放電回路。 The sum of the first distance and the second distance is greater than a predetermined distance;
The discharge circuit according to claim 9, wherein each of the first distance and the second distance is smaller than the predetermined distance.
前記交流電圧を整流する整流手段と、
請求項9乃至14のいずれか1項に記載の放電回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。 A power supply device that generates a DC voltage from an AC voltage input from an AC power supply,
Rectifying means for rectifying the AC voltage;
A discharge circuit according to any one of claims 9 to 14,
A power supply device comprising:
前記画像形成手段を制御する制御手段と、
前記画像形成手段及び前記制御手段に電力を供給する請求項8又は15に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming an image on a recording material;
Control means for controlling the image forming means;
The power supply device according to claim 8 or 15, wherein power is supplied to the image forming unit and the control unit;
An image forming apparatus comprising:
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---|---|---|---|
JP2014119685A JP2015233383A (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Discharge circuit, power supply device with discharge circuit, and imaging device |
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