JP2017017846A - Power supply and image formation apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power efficiency at a light load in an active-clamp power supply.SOLUTION: In the power supply, a control unit 101 enables intermittent operation which alternately repeats a switching period, in which switching operation to alternately switch on/off an FET 1 and an FET 2 is executed with an inserted dead time in which both the FET 1 and the FET 2 are switched off, and a switching stop period in which the switching operation is stopped. The control unit 101, when shifting from the switching period to the switching stop period, switches on the FET 2 and then shifts to the switching stop period ([4]), and also, when shifting from the switching stop period to the switching period, switches on the FET 2 and then shifts to the switching period ([8]).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、特に、フライバックトランスを用いた絶縁型コンバータに、アクティブクランプ方式を用いたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus, and more particularly to a switching power supply device using an active clamp system for an isolated converter using a flyback transformer.

商用電源等の交流電圧から直流電圧に変換するスイッチング電源において、スイッチング電源の消費電力を低減するため、スイッチング電源の効率を改善することが求められている。ここで、スイッチング電源の効率は、スイッチング電源に供給された電力に対する、スイッチング電源が出力する電力の比率で表される。   In a switching power supply that converts an AC voltage into a DC voltage such as a commercial power supply, it is required to improve the efficiency of the switching power supply in order to reduce the power consumption of the switching power supply. Here, the efficiency of the switching power supply is represented by the ratio of the power output from the switching power supply to the power supplied to the switching power supply.

フライバックトランスを用いた絶縁型コンバータにアクティブクランプ方式を用いたスイッチング電源において、スイッチング電源が出力する電力が少ない状態の効率を改善する手段としては、例えば、特許文献1の構成が提案されている。以降、スイッチング電源が出力する電力が少ない状態を軽負荷状態という。   In a switching power supply using an active clamp system for an isolated converter using a flyback transformer, for example, the configuration of Patent Document 1 has been proposed as means for improving the efficiency in a state where the power output from the switching power supply is low. . Hereinafter, a state where the power output from the switching power supply is low is referred to as a light load state.

特許第4370844号公報Japanese Patent No. 4370844

しかし、アクティブクランプ方式を用いたスイッチング電源では、軽負荷状態の効率を、更に改善することが求められている。   However, a switching power supply using an active clamp method is required to further improve the efficiency in a light load state.

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、アクティブクランプ方式の電源装置における軽負荷時の電力効率を改善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 improve the power efficiency at the time of light load in an active clamp type power supply device.

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)一次巻線及び二次巻線を有するトランスと、前記トランスの前記一次巻線に直列に接続された第一のスイッチング素子と、前記トランスの前記一次巻線に並列に接続された第二のスイッチング素子と、前記第二のスイッチング素子に直列に接続され、前記第二のスイッチング素子とともに前記トランスの前記一次巻線に並列に接続されたコンデンサと、前記トランスの前記二次巻線に誘起された電圧に応じた情報を出力するフィードバック手段と、前記フィードバック手段から入力された前記情報に基づいて、前記第一のスイッチング素子及び前記第二のスイッチング素子のオン又はオフを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子をともにオフさせるデッドタイムを挟んで前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせるスイッチング動作を行う第一の期間と、前記スイッチング動作を停止させる第二の期間と、を交互に繰り返す動作を行うことが可能である電源装置であって、前記制御手段は、前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際に、前記第二のスイッチング素子をオンしてから前記第二の期間に移行し、前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際にも、前記第二のスイッチング素子をオンしてから前記第一の期間に移行することを特徴とする電源装置。   (1) A transformer having a primary winding and a secondary winding, a first switching element connected in series to the primary winding of the transformer, and a first connected in parallel to the primary winding of the transformer Two switching elements, a capacitor connected in series to the second switching element, and a capacitor connected in parallel to the primary winding of the transformer together with the second switching element, and to the secondary winding of the transformer Feedback means for outputting information according to the induced voltage, and control means for controlling on / off of the first switching element and the second switching element based on the information inputted from the feedback means And the control means has a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element. The first switching element and the second switching element are alternately turned on or off, and the first period for performing the switching operation and the second period for stopping the switching operation are alternately repeated. In the power supply device, the control means may turn on the second switching element and then turn on the second switching element when shifting from the first period to the second period. The power supply apparatus is further characterized in that when the second switching element is switched to the first period, the second switching element is turned on and then the first period is shifted to.

(2)記録材に画像形成を行う画像形成手段と、前記(1)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。   (2) An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms an image on a recording material; and the power supply device according to (1).

本発明によれば、アクティブクランプ方式の電源装置における軽負荷時の電力効率を改善することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power efficiency at the time of the light load in the power supply apparatus of an active clamp system can be improved.

実施例1の電源回路の概略図Schematic of the power supply circuit of Example 1 実施例1の制御方法の説明図Explanatory drawing of the control method of Example 1. 実施例1の制御方法の説明する簡易回路図Simplified circuit diagram for explaining the control method of the first embodiment 実施例1のスイッチング電源回路の制御を示すフローチャート1 is a flowchart showing control of the switching power supply circuit according to the first embodiment. 実施例2の電源回路の概略図Schematic diagram of the power supply circuit of Example 2 実施例2のスイッチング電源回路の制御を示すフローチャート7 is a flowchart showing control of the switching power supply circuit according to the second embodiment. 実施例3の画像形成装置を示す図FIG. 6 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to a third embodiment.

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のアクティブクランプ方式を用いたスイッチング電源回路の概略を示す回路図である。商用電源等の交流電源10は交流電圧を出力しており、全波整流手段であるブリッジダイオードBD1で整流された電圧は、スイッチング電源回路100に入力されている。平滑用コンデンサC3は整流された電圧の平滑手段として用いられ、平滑用コンデンサC3の低い側の電位をDCL、高い側の電位をDCHとする。スイッチング電源回路100は、平滑用コンデンサC3に充電された入力電圧Vinから、絶縁された二次側へ電源電圧V11を出力する。本実施例では、スイッチング電源回路100は、電源電圧V11の一例として、例えば5Vの一定の電圧を出力する。
[Power supply]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline of a switching power supply circuit using an active clamp system according to the first embodiment. The AC power supply 10 such as a commercial power supply outputs an AC voltage, and the voltage rectified by the bridge diode BD1 which is a full-wave rectifying means is input to the switching power supply circuit 100. The smoothing capacitor C3 is used as a means for smoothing the rectified voltage, and the lower potential of the smoothing capacitor C3 is DCL and the higher potential is DCH. The switching power supply circuit 100 outputs the power supply voltage V11 from the input voltage Vin charged in the smoothing capacitor C3 to the insulated secondary side. In this embodiment, the switching power supply circuit 100 outputs a constant voltage of 5 V, for example, as an example of the power supply voltage V11.

スイッチング電源回路100は、一次側に一次巻線P1、補助巻線P2、二次側に二次巻線S1を備えた絶縁型のトランスT1を有している。トランスT1の一次巻線P1から二次巻線S1には、後述する図2で説明するスイッチング動作によってエネルギーが供給されている。トランスT1の補助巻線P2は、一次巻線P1に印加された入力電圧Vinのフォワード電圧を、ダイオードD4及びコンデンサC4で整流平滑し、電源電圧V1を供給するために用いられる。   The switching power supply circuit 100 has an insulating transformer T1 having a primary winding P1 and an auxiliary winding P2 on the primary side and a secondary winding S1 on the secondary side. Energy is supplied from the primary winding P1 to the secondary winding S1 of the transformer T1 by a switching operation described later with reference to FIG. The auxiliary winding P2 of the transformer T1 is used to rectify and smooth the forward voltage of the input voltage Vin applied to the primary winding P1 with the diode D4 and the capacitor C4, and supply the power supply voltage V1.

スイッチング電源回路100の一次側には、トランスT1の一次巻線P1に第1のスイッチング素子である電界効果トランジスタ(以下、FETとする)1が直列に接続されている。電圧クランプ用のコンデンサC2と第2のスイッチング素子であるFET2は直列に接続されている。直列に接続された電圧クランプ用のコンデンサC2とFET2は、トランスT1の一次巻線P1に並列に接続されている。スイッチング電源回路100の一次側には、FET1及びFET2の制御手段として、制御部101及びFET駆動部102を有している。FET1と並列に接続された電圧共振用のコンデンサC1は、FET1及びFET2のスイッチオフ時の損失を低減するために設けられている。電圧共振用のコンデンサC1を設けずに、FET1のドレイン端子とソース端子間の容量を用いてもよい。後述するゼロ電圧でスイッチング素子をオンする動作を容易にするため、電圧共振用のコンデンサC1は、電圧クランプ用のコンデンサC2に比べて、小さい静電容量のものが選択されている。尚、本実施例のダイオードD1は、FET1のボディーダイオードである。同様に、ダイオードD2はFET2のボディーダイオードである。   On the primary side of the switching power supply circuit 100, a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 1 as a first switching element is connected in series to a primary winding P1 of a transformer T1. The capacitor C2 for voltage clamping and the FET2 which is the second switching element are connected in series. The voltage clamping capacitor C2 and FET2 connected in series are connected in parallel to the primary winding P1 of the transformer T1. On the primary side of the switching power supply circuit 100, a control unit 101 and an FET drive unit 102 are provided as control means for the FET1 and FET2. The capacitor C1 for voltage resonance connected in parallel with the FET 1 is provided to reduce the loss when the FET 1 and the FET 2 are switched off. A capacitor between the drain terminal and the source terminal of the FET 1 may be used without providing the voltage resonance capacitor C1. In order to facilitate the operation of turning on the switching element with zero voltage, which will be described later, the capacitor C1 for voltage resonance has a smaller capacitance than the capacitor C2 for voltage clamping. Note that the diode D1 of this embodiment is a body diode of the FET1. Similarly, the diode D2 is a body diode of the FET2.

スイッチング電源回路100の二次側には、トランスT1の二次巻線S1に生じるフライバック電圧の二次側の整流平滑手段であるダイオードD11及びコンデンサC11を有している。トランスT1の二次巻線S1に誘起された電圧はダイオードD11及びコンデンサC11によって整流平滑され、電源電圧V11として出力される。また、スイッチング電源回路100の二次側には、二次側に出力される電源電圧V11に応じた情報を一次側にフィードバックするフィードバック手段として、フィードバック部115を有している(図中、点線枠部)。尚、本実施例の制御部101には、発信器などによって生成されたクロックで動作するCPU、ASIC等の演算制御手段を用いている。これにより、後述する制御信号DRV1及び制御信号DRV2の複雑な波形制御を簡易で安価な回路構成で実現できる。   The secondary side of the switching power supply circuit 100 has a diode D11 and a capacitor C11 which are rectifying and smoothing means on the secondary side of the flyback voltage generated in the secondary winding S1 of the transformer T1. The voltage induced in the secondary winding S1 of the transformer T1 is rectified and smoothed by the diode D11 and the capacitor C11 and output as the power supply voltage V11. Further, the secondary side of the switching power supply circuit 100 has a feedback unit 115 as feedback means for feeding back information corresponding to the power supply voltage V11 output to the secondary side to the primary side (dotted line in the figure). Frame). Note that the control unit 101 of this embodiment uses arithmetic control means such as a CPU or ASIC that operates with a clock generated by a transmitter or the like. Thereby, complicated waveform control of the control signal DRV1 and the control signal DRV2, which will be described later, can be realized with a simple and inexpensive circuit configuration.

制御部101のVC端子とG端子の間には、DC/DCコンバータ104によって生成された電源電圧V2が、DC/DCコンバータ104のOUT端子から供給されている。制御部101は、フィードバック部115からFB端子に入力された電圧信号に基づき、制御信号DRV1及び制御信号DRV2を出力しており、FET駆動部102を介してFET1及びFET2の制御を行っている。ここで、制御信号DRV1はFET1を駆動するための信号、制御信号DRV2はFET2を駆動するための信号である。   A power supply voltage V <b> 2 generated by the DC / DC converter 104 is supplied from the OUT terminal of the DC / DC converter 104 between the VC terminal and the G terminal of the control unit 101. The control unit 101 outputs a control signal DRV1 and a control signal DRV2 based on the voltage signal input from the feedback unit 115 to the FB terminal, and controls the FET1 and FET2 via the FET driving unit 102. Here, the control signal DRV1 is a signal for driving the FET1, and the control signal DRV2 is a signal for driving the FET2.

FET駆動部102は、制御部101から入力された制御信号DRV1に応じてFET1のゲート駆動信号DLを、制御信号DRV2に応じてFET2のゲート駆動信号DHを生成する回路である。FET駆動部102のVC端子とG端子の間には、補助巻線P2で生成された電源電圧V1が供給されている。また、FET2を駆動するため、コンデンサC5及びダイオードD5で構成されるチャージポンプ回路によって、VH端子とGH端子の間に電源電圧V1が供給されている。FET駆動部102は、ハイレベルの制御信号DRV1が入力されると、FET1のゲート駆動信号DLをハイレベルとし、これによりFET1がオン状態となる。同様に、FET駆動部102は、ハイレベルの制御信号DRV2が入力されると、FET2のゲート駆動信号DHをハイレベルとし、これによりFET2がオン状態となる。   The FET drive unit 102 is a circuit that generates the gate drive signal DL of the FET 1 according to the control signal DRV1 input from the control unit 101 and the gate drive signal DH of the FET 2 according to the control signal DRV2. A power supply voltage V1 generated by the auxiliary winding P2 is supplied between the VC terminal and the G terminal of the FET driving unit 102. Further, in order to drive the FET 2, a power supply voltage V1 is supplied between the VH terminal and the GH terminal by a charge pump circuit including a capacitor C5 and a diode D5. When the high level control signal DRV1 is input, the FET drive unit 102 sets the gate drive signal DL of the FET 1 to high level, thereby turning the FET 1 on. Similarly, when the high-level control signal DRV2 is input, the FET drive unit 102 sets the gate drive signal DH of the FET2 to high level, thereby turning on the FET2.

DC/DCコンバータ104は、3端子レギュレータ又は降圧型スイッチング電源回路であり、VC端子とG端子間に入力された電源電圧V1を変換して、OUT端子から電源電圧V2を出力している。起動回路103は、3端子レギュレータ又は降圧型スイッチング電源であり、VC端子とG端子間に入力された入力電圧Vinを変換して、OUT端子から電源電圧V1を出力している。起動回路103は、補助巻線P2から供給される電源電圧V1が所定の電圧値以下の場合のみ動作する回路であり、スイッチング電源回路100の起動時に電源電圧V1を供給するために用いられる。   The DC / DC converter 104 is a three-terminal regulator or a step-down switching power supply circuit, converts the power supply voltage V1 input between the VC terminal and the G terminal, and outputs the power supply voltage V2 from the OUT terminal. The starter circuit 103 is a three-terminal regulator or a step-down switching power supply, converts the input voltage Vin input between the VC terminal and the G terminal, and outputs the power supply voltage V1 from the OUT terminal. The startup circuit 103 is a circuit that operates only when the power supply voltage V1 supplied from the auxiliary winding P2 is equal to or lower than a predetermined voltage value, and is used to supply the power supply voltage V1 when the switching power supply circuit 100 is started up.

(フィードバック部)
フィードバック部115は、電源電圧V11を所定の一定電圧に制御するために用いられる。電源電圧V11の電圧値は、シャントレギュレータIC5のリファレンス端子REFの基準電圧、抵抗R52及び抵抗R53によって設定される。電源電圧V11が所定の電圧(ここでは5V)より高くなると、シャントレギュレータIC5のカソード端子Kから電流が流れ、プルアップ抵抗R51を介してフォトカプラPC5の二次側ダイオードが導通状態となる。これにより、フォトカプラPC5の一次側トランジスタが動作し、コンデンサC6から電荷を放電する。このため、制御部101のFB端子の電圧(以下、FB端子電圧という)が低下する。一方、電源電圧V11が5Vより低くなると、二次側ダイオードが非導通状態となる。これにより、フォトカプラPC5の一次側のトランジスタがオフ状態となり、電源電圧V2から抵抗R2を介してコンデンサC6を充電する電流が流れる。このため、制御部101のFB端子電圧が上昇する。このように、フィードバック部115は、電源電圧V11の変動に応じて制御部101のFB端子電圧を変化させる。
(Feedback part)
The feedback unit 115 is used to control the power supply voltage V11 to a predetermined constant voltage. The voltage value of the power supply voltage V11 is set by the reference voltage of the reference terminal REF of the shunt regulator IC5, the resistor R52, and the resistor R53. When the power supply voltage V11 becomes higher than a predetermined voltage (here, 5V), a current flows from the cathode terminal K of the shunt regulator IC5, and the secondary side diode of the photocoupler PC5 becomes conductive through the pull-up resistor R51. As a result, the primary side transistor of the photocoupler PC5 operates, and the electric charge is discharged from the capacitor C6. For this reason, the voltage of the FB terminal of the control unit 101 (hereinafter referred to as the FB terminal voltage) decreases. On the other hand, when the power supply voltage V11 becomes lower than 5V, the secondary diode is turned off. As a result, the transistor on the primary side of the photocoupler PC5 is turned off, and a current for charging the capacitor C6 flows from the power supply voltage V2 via the resistor R2. For this reason, the FB terminal voltage of the control unit 101 increases. As described above, the feedback unit 115 changes the FB terminal voltage of the control unit 101 in accordance with the fluctuation of the power supply voltage V11.

制御部101は、フィードバック部115から入力されたFB端子電圧を検知することで、電源電圧V11を所定の一定電圧に制御するためのフィードバック制御を行っている。このように、制御部101はFB端子電圧を監視することによって、電源電圧V11を間接的にフィードバック制御できる。また、フィードバック部115の代わりに、制御部101を二次側に設けて、電源電圧V11を監視することで、電源電圧V11を直接フィードバック制御してもよい。また、制御部101はFB端子電圧を監視することにより負荷の状態を把握できるため、負荷の状態に応じた適切な制御を行うことができる。負荷の状態を、より正確に判断するためには、FET1や、スイッチング電源回路100の負荷に電力を供給する経路に、電流検出手段を設けてもよい。本実施例における軽負荷状態を判断する手段は、制御部101のFB端子電圧を利用するものとして説明する。   The control unit 101 performs feedback control to control the power supply voltage V11 to a predetermined constant voltage by detecting the FB terminal voltage input from the feedback unit 115. As described above, the control unit 101 can indirectly feedback control the power supply voltage V11 by monitoring the FB terminal voltage. Further, instead of the feedback unit 115, the control unit 101 may be provided on the secondary side, and the power supply voltage V11 may be directly feedback controlled by monitoring the power supply voltage V11. Moreover, since the control part 101 can grasp | ascertain the state of load by monitoring FB terminal voltage, it can perform appropriate control according to the state of load. In order to more accurately determine the state of the load, a current detection unit may be provided in a path for supplying power to the FET 1 or the load of the switching power supply circuit 100. The means for determining the light load state in the present embodiment will be described assuming that the FB terminal voltage of the control unit 101 is used.

[スイッチング電源回路の軽負荷状態の制御方法]
図2は、制御部101によるアクティブクランプ方式を用いたスイッチング電源回路100の軽負荷状態の効率を改善するための制御方法の説明図である。図2において、(i)はFET1のゲート駆動信号DLに対応する制御信号DRV1を示す図、(ii)はFET2のゲート駆動信号DHに対応する制御信号DRV2を示す図である。図2において、(iii)はFET1のドレイン電流を示す図、(iv)はFET1のドレイン端子とソース端子間の電圧を示す図である。横軸はいずれも時間を示す。図3は、図2に示す複数の期間(〔1〕〜〔9〕)における電流の流れを、簡易回路図とともに示したものである。以下に、各期間の動作を説明する。尚、図3では、トランスT1をリーケージインダクタンスLr、結合インダクタンスLs、理想トランスTiに分割して示している。また、図3の回路中に、それぞれの期間で流れる電流を濃い実線矢印で示している。本実施例では、FET1及びFET2を制御する期間が、第一の期間であるスイッチング期間、停止前制御を実施する期間、第二の期間であるスイッチング停止期間、停止後制御を実施する期間、のように分けられる。
[Control method for light load state of switching power supply circuit]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a control method for improving the efficiency in the light load state of the switching power supply circuit 100 using the active clamp method by the control unit 101. 2A is a diagram illustrating a control signal DRV1 corresponding to the gate drive signal DL of the FET1, and FIG. 2I is a diagram illustrating a control signal DRV2 corresponding to the gate drive signal DH of the FET2. 2, (iii) is a diagram showing the drain current of FET1, and (iv) is a diagram showing the voltage between the drain terminal and the source terminal of FET1. The horizontal axis indicates time. FIG. 3 shows a current flow in a plurality of periods ([1] to [9]) shown in FIG. 2 together with a simplified circuit diagram. Hereinafter, the operation in each period will be described. In FIG. 3, the transformer T1 is divided into a leakage inductance Lr, a coupling inductance Ls, and an ideal transformer Ti. In the circuit of FIG. 3, the current flowing in each period is indicated by a dark solid arrow. In the present embodiment, the period for controlling FET1 and FET2 is a switching period that is the first period, a period for performing the pre-stop control, a switching stop period for the second period, and a period for performing the post-stop control. Divided as follows.

(スイッチング期間)
図2のスイッチング期間は、制御部101が、FET1とFET2をともにオフさせるデッドタイムを挟んでFET1とFET2を交互にオン又はオフさせて繰り返し制御する期間である。スイッチング期間におけるFET2と電圧クランプ用のコンデンサC2を用いた動作(以下、アクティブクランプ動作という)を図2、図3の〔1〕〜〔3〕で説明する。
(Switching period)
The switching period in FIG. 2 is a period in which the control unit 101 repeatedly controls FET1 and FET2 alternately on and off with a dead time for turning off both FET1 and FET2. An operation using the FET 2 and the voltage clamping capacitor C2 in the switching period (hereinafter referred to as an active clamping operation) will be described with reference to [1] to [3] in FIGS.

FET1がオン状態の間は、トランスT1のリーケージインダクタンスLr、結合インダクタンスLsに電流が流れている(図2(iii)参照)。図3に示す〔1〕の期間は、FET1が時間TL1の間オン状態となった後オフ状態となり、デッドタイムを経てFET2がオン状態となった期間である。FET1がオン状態の間に流れた電流によって、トランスT1から、FET2又はダイオードD2を介して、電圧クランプ用のコンデンサC2の+端子側に充電を行う状態となる。リーケージインダクタンスLrによるキックバック電圧は電圧クランプ用のコンデンサC2によって吸収することができるため、FET1のドレイン端子とソース端子間に印加されるサージ電圧を抑制できる。電圧クランプ用のコンデンサC2の電圧が上昇すると、ダイオードD11がオン状態となり、トランスT1の二次巻線S1を介して、スイッチング電源回路100の二次側に電力が供給される状態になる。   While the FET 1 is in the ON state, a current flows through the leakage inductance Lr and the coupling inductance Ls of the transformer T1 (see FIG. 2 (iii)). The period [1] shown in FIG. 3 is a period in which the FET 1 is turned off after the time TL1 is turned on, and the FET 2 is turned on after a dead time. Due to the current that flows while the FET 1 is on, charging is performed from the transformer T1 to the positive terminal side of the voltage clamping capacitor C2 via the FET 2 or the diode D2. Since the kickback voltage due to the leakage inductance Lr can be absorbed by the voltage clamping capacitor C2, the surge voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the FET 1 can be suppressed. When the voltage of the voltage clamping capacitor C2 rises, the diode D11 is turned on, and power is supplied to the secondary side of the switching power supply circuit 100 via the secondary winding S1 of the transformer T1.

図3に示す〔2〕の期間では、電圧クランプ用のコンデンサC2と、トランスT1のリーケージインダクタンスLr及び結合インダクタンスLsとの共振によって、コンデンサC2の+端子側からFET2を介してトランスT1に電流が流れる状態となる。電圧クランプ用のコンデンサC2の電圧が低下すると、二次側のダイオードD11が非導通状態となり、スイッチング電源回路100の二次側に電力が供給されない状態になる。更に、FET2の導通状態を保持することで、電圧クランプ用のコンデンサC2からトランスT1のリーケージインダクタンスLr及び結合インダクタンスLsに流れる電流が増加する。   In the period [2] shown in FIG. 3, due to resonance between the voltage clamping capacitor C2 and the leakage inductance Lr and coupling inductance Ls of the transformer T1, a current flows from the positive terminal side of the capacitor C2 to the transformer T1 via the FET2. It will be in a flowing state. When the voltage of the voltage clamping capacitor C2 decreases, the secondary-side diode D11 becomes non-conductive, and power is not supplied to the secondary side of the switching power supply circuit 100. Further, by maintaining the conductive state of the FET 2, the current flowing from the voltage clamping capacitor C2 to the leakage inductance Lr and the coupling inductance Ls of the transformer T1 increases.

図3に示す〔3〕の期間は、FET1及びFET2がともにオフ状態となっているデッドタイム期間である。図3の〔3〕の期間では、FET2をオフ状態にすることで、トランスT1の一次巻線P1に接続されたコンデンサの容量が電圧クランプ用のコンデンサC2と電圧共振用のコンデンサC1の合成容量の値から、電圧共振用のコンデンサC1の容量に減少する。そのため、トランスT1のリーケージインダクタンスLr及び結合インダクタンスLsに流れる電流によって、電圧共振用のコンデンサC1に充電されていた電荷を、平滑用コンデンサC3に回生することができる。上述した回生の動作が終了すると、ダイオードD1が導通した状態となる。図3に示す〔3〕の期間が終了し、ダイオードD1が導通した状態で、FET1をオン状態にすることで、FET1はゼロボルトの状態でオフ状態からオン状態へと移行するスイッチング動作を行うことができる。FET1がゼロボルトの状態でオフ状態からオン状態へと移行するスイッチング動作を、以下、ゼロボルトスイッチングという。このように、FET2がオン状態となってから、平滑用コンデンサC3への回生の動作が終了するまでの動作を、アクティブクランプ動作という。FET1はその後時間TL2の間オン状態となる。   The period [3] shown in FIG. 3 is a dead time period in which both FET1 and FET2 are in the OFF state. In the period [3] in FIG. 3, by turning off the FET 2, the capacitance of the capacitor connected to the primary winding P1 of the transformer T1 becomes the combined capacitance of the capacitor C2 for voltage clamping and the capacitor C1 for voltage resonance. From this value, the capacitance of the capacitor C1 for voltage resonance is reduced. Therefore, the electric charge charged in the voltage resonance capacitor C1 can be regenerated in the smoothing capacitor C3 by the current flowing through the leakage inductance Lr and the coupling inductance Ls of the transformer T1. When the above-described regeneration operation is completed, the diode D1 becomes conductive. When the period of [3] shown in FIG. 3 is completed and the diode D1 is in a conductive state, the FET 1 is turned on, so that the FET 1 performs a switching operation to shift from the off state to the on state at zero volts. Can do. Hereinafter, the switching operation in which the FET 1 shifts from the off state to the on state with the zero volt state is referred to as zero volt switching. As described above, the operation from when the FET 2 is turned on until the regeneration operation to the smoothing capacitor C3 is completed is referred to as an active clamp operation. FET1 is then turned on for time TL2.

このように、図2、図3の〔1〕〜〔3〕で説明したアクティブクランプ動作における電圧クランプ用のコンデンサC2とFET2の働きによって、FET1のサージ電圧を抑制することができる。また、電圧共振用のコンデンサC1の電荷を、平滑用コンデンサC3に回生することができ、更に、FET1のゼロボルトスイッチングを行うことができる。よって、アクティブクランプ方式を用いることで、図2に示すスイッチング期間において、スイッチング電源回路100の効率を改善できる。   Thus, the surge voltage of the FET 1 can be suppressed by the action of the voltage clamping capacitor C2 and the FET 2 in the active clamping operation described in [1] to [3] in FIGS. Further, the electric charge of the voltage resonance capacitor C1 can be regenerated in the smoothing capacitor C3, and further, zero-volt switching of the FET 1 can be performed. Therefore, by using the active clamp method, the efficiency of the switching power supply circuit 100 can be improved in the switching period shown in FIG.

(電源電圧V11の制御方法)
次にスイッチング期間における、二次側の電源電圧V11の制御方法について説明する。スイッチング電源回路100の二次側の電源電圧V11の制御は、FET1とFET2のオン時間の比率を変更することにより行っている。FET2に対するFET1のオン時間の比率が高くなると、二次側の電源電圧V11は上昇する。FET1とFET2のオン時間の比率を制御する方法として、例えば、FET2のオン時間を固定時間として、FET1のオン時間をフィードバック部115から出力されるフィードバック情報、即ちFB端子電圧に基づき可変にする方法が考えられる。同様に、1周期の時間が一定になるように、FET1のオン時間とFET2のオン時間の比率を、フィードバック部115から出力されるFB端子電圧に応じて可変にする方法が考えられる。
(Control method of power supply voltage V11)
Next, a method for controlling the power supply voltage V11 on the secondary side during the switching period will be described. Control of the power supply voltage V11 on the secondary side of the switching power supply circuit 100 is performed by changing the ratio of the ON time of the FET1 and FET2. When the ratio of the on time of FET1 to FET2 increases, the power supply voltage V11 on the secondary side increases. As a method of controlling the ratio of the ON time of FET1 and FET2, for example, a method of making the ON time of FET2 a fixed time and making the ON time of FET1 variable based on feedback information output from the feedback unit 115, that is, the FB terminal voltage Can be considered. Similarly, a method is conceivable in which the ratio of the ON time of FET1 and the ON time of FET2 is made variable in accordance with the FB terminal voltage output from the feedback unit 115 so that the time of one cycle is constant.

また、入力電圧Vinの電圧値やスイッチング電源回路100の二次側の電源電圧V11等の情報に基づき、FET1のオン時間とFET2のオン時間を最適値に補正する。その上で、FET1のオン時間をフィードバック部115から出力されるFB端子電圧に基づき可変にする方法が考えられる。入力電圧Vinが大きい場合にはFET1のオン時間を短く制御し、二次側の電源電圧V11が大きい場合にはFET2のオン時間を短く制御する。また、トランスT1の一次巻線P1に電流検出手段を設ける構成でもよい。そして、FET1がゼロボルトスイッチングを行うことができるように設定された最適なFET2のオン時間を検出して制御した上で、FET1のオン時間をフィードバック部115から出力されるFB端子電圧に基づき可変にする方法を用いてもよい。   Further, based on information such as the voltage value of the input voltage Vin and the power supply voltage V11 on the secondary side of the switching power supply circuit 100, the ON time of the FET1 and the ON time of the FET2 are corrected to optimum values. In addition, a method of making the ON time of the FET 1 variable based on the FB terminal voltage output from the feedback unit 115 can be considered. When the input voltage Vin is large, the ON time of the FET 1 is controlled to be short, and when the secondary power supply voltage V11 is large, the ON time of the FET 2 is controlled to be short. Moreover, the structure which provides a current detection means in the primary winding P1 of transformer T1 may be sufficient. Then, after detecting and controlling the optimum FET 2 on time set so that the FET 1 can perform zero volt switching, the FET 1 on time is variably set based on the FB terminal voltage output from the feedback unit 115. You may use the method to do.

(間欠動作)
次に、上述したスイッチング期間と、後述するスイッチング停止期間を交互に繰り返し制御する間欠動作について説明を行う。スイッチング電源回路100の軽負荷状態において、スイッチング期間の制御をそのまま継続すると、次のような課題が生じる。即ち、スイッチング電源回路100の一次側の電流による抵抗損失や、FET1及びFET2のスイッチング損失等によって、スイッチング電源回路100の効率が低下してしまう。
(Intermittent operation)
Next, an intermittent operation in which the above-described switching period and a switching stop period described later are alternately controlled will be described. If the control of the switching period is continued as it is in the light load state of the switching power supply circuit 100, the following problems occur. That is, the efficiency of the switching power supply circuit 100 decreases due to resistance loss due to the primary side current of the switching power supply circuit 100, switching loss of the FET1 and FET2, and the like.

そのため、スイッチング電源回路100は、フィードバック部115から出力されるFB端子電圧等に基づき、スイッチング電源回路100の軽負荷状態を検出すると、後述する停止前制御を行った後、スイッチング停止期間に移行する。スイッチング電源回路100は、軽負荷状態において、スイッチング期間と後述するスイッチング停止期間を繰り返す間欠動作を行う。これにより、スイッチング電源回路100の一次側の電流や、FET1及びFET2のスイッチング回数を低減させて、スイッチング電源回路100の軽負荷状態の電力効率を改善できる。   Therefore, when the switching power supply circuit 100 detects a light load state of the switching power supply circuit 100 based on the FB terminal voltage or the like output from the feedback unit 115, the switching power supply circuit 100 shifts to a switching stop period after performing pre-stop control described later. . The switching power supply circuit 100 performs an intermittent operation that repeats a switching period and a switching stop period described later in a light load state. Thereby, the primary side current of the switching power supply circuit 100 and the switching frequency of the FET1 and FET2 can be reduced, and the power efficiency of the switching power supply circuit 100 in a light load state can be improved.

本実施例のスイッチング電源回路100は、図2に示すスイッチング期間からスイッチング停止期間に遷移する際に行われる停止前制御によって、スイッチング電源回路100の損失を改善することを特徴としている。また、スイッチング停止期間からスイッチング期間に遷移する際に行われる停止後制御によって、スイッチング電源回路100の損失を改善することを特徴としている。   The switching power supply circuit 100 according to the present embodiment is characterized in that the loss of the switching power supply circuit 100 is improved by the pre-stop control performed when the switching period shown in FIG. 2 transits to the switching stop period. Further, the loss of the switching power supply circuit 100 is improved by post-stop control that is performed when transitioning from the switching stop period to the switching period.

(停止前制御を実施する期間)
次に図3に示す〔4〕の期間で行う、停止前制御について説明する。スイッチング期間におけるFET1のオン時間をTL1、TL2、FET2のオン時間をTH1とする。また、停止前制御を実施する期間におけるFET2のオン時間をTH2とし、オン時間TH2となるFET2がオン状態となる前のFET1のオン時間をTL2とする(図2参照)。更に、停止後制御を実施する期間におけるFET2のオン時間をTH3とする。
(Period for implementing pre-stop control)
Next, the pre-stop control performed during the period [4] shown in FIG. 3 will be described. The on-time of FET1 in the switching period is TL1, TL2, and the on-time of FET2 is TH1. Further, the ON time of the FET 2 in the period for performing the pre-stop control is TH2, and the ON time of the FET 1 before the FET 2 which is the ON time TH2 is turned on is TL2 (see FIG. 2). Further, the ON time of the FET 2 during the period in which the control after the stop is performed is TH3.

図3に示す〔4〕の期間の動作は、前述した〔1〕期間の動作と同様である。本実施例では、スイッチング停止期間が継続する時間よりも短い時間でFET2をオンさせる。また、スイッチング期間でFET2をオンさせた時間(TH1)よりも短い時間(TH2)でFET2をオンさせる。更に、スイッチング期間でFET2をオンさせた時間(TH1)の半分以下の時間(≦TH1/2)でFET2をオンさせる。このように、本実施例では、停止前制御を実施する期間におけるFET2のオン時間TH2(〔4〕の期間)は、スイッチング期間におけるFET2のオン時間TH1(〔1〕と〔2〕の和の期間)よりも短くすることを特徴としている。本実施例の停止前制御を実施する期間では、FET1とFET2のオン時間の比率を、スイッチング期間のオン時間の比率(TL1とTH1の比率)の半分以下の比率(TL2とTH2の比率)となるように制御している。FET2のオン時間を短くする類似の制御方法として、スイッチング期間の最後にオンしたFET2のオン時間(TH1)に対して、FET2のオン時間(TH2)を半分以下の時間(TH2≦TH1/2)として制御する方法を用いてもよい。   The operation during the period [4] shown in FIG. 3 is the same as the operation during the period [1] described above. In this embodiment, the FET 2 is turned on in a time shorter than the time during which the switching stop period continues. Further, the FET 2 is turned on in a time (TH2) shorter than the time (TH1) in which the FET 2 is turned on in the switching period. Further, the FET 2 is turned on in a time (≦ TH1 / 2) that is less than half the time (TH1) in which the FET 2 is turned on in the switching period. As described above, in this embodiment, the ON time TH2 of FET2 (period [4]) in the period for performing the pre-stop control is the sum of the ON time TH1 of FET2 ([1] and [2] in the switching period). The period is shorter than the period. In the period in which the pre-stop control of this embodiment is performed, the ratio of the on-time of FET1 and FET2 is a ratio (the ratio of TL2 and TH2) that is half or less of the ratio of on-time of the switching period (ratio of TL1 and TH1) It is controlled to become. As a similar control method for shortening the on-time of FET2, the on-time (TH2) of FET2 is less than half of the on-time (TH1) of FET2 turned on at the end of the switching period (TH2 ≦ TH1 / 2). A control method may be used.

このように、スイッチング期間におけるFET1とFET2のオン時間の比率(TL1とTH1の比率)から、停止前制御時の最適なFET2のオン時間(TH2)を決定する。これにより、電圧クランプ用のコンデンサC2の+端子側からトランスT1に電流が流れる状態(図3の〔2〕の期間)になる前に、FET2をオフ状態とし、スイッチング停止期間、より詳細には〔5〕以降の状態に移行することができる。本実施例では、後述する〔5〕〜〔6〕の期間で説明するように、停止前制御時のFET2のオン時間(TH2)を決定する。これにより、専用の検出手段を設けることなく、トランスT1と電圧クランプ用のコンデンサC2による共振のピーク電圧を電圧クランプ用のコンデンサC2に充電した状態で、スイッチング停止期間に移行することができる(図2(iv)参照)。このため、スイッチング電源回路100の効率を改善できる。   In this way, the optimum on-time (TH2) of the FET 2 during the pre-stop control is determined from the ratio of the on-time of the FET 1 and FET 2 in the switching period (the ratio of TL1 to TH1). As a result, the FET 2 is turned off before the current flows from the positive terminal of the voltage clamping capacitor C2 to the transformer T1 (period [2] in FIG. 3), and the switching stop period, more specifically, [5] It is possible to shift to the subsequent state. In this embodiment, as will be described in the period [5] to [6] described later, the ON time (TH2) of the FET 2 during the pre-stop control is determined. As a result, without providing a dedicated detection means, it is possible to shift to the switching stop period in a state where the peak voltage of resonance by the transformer T1 and the voltage clamping capacitor C2 is charged in the voltage clamping capacitor C2 (FIG. 2 (iv)). For this reason, the efficiency of the switching power supply circuit 100 can be improved.

図3に示す〔5〕の期間では、次のような動作となる。〔4〕の期間でトランスT1から電圧クランプ用のコンデンサC2に充電しきれなかった電流を、電圧共振用のコンデンサC1と、ダイオードD2を介して電圧クランプ用のコンデンサC2に流すことで、電圧クランプ用のコンデンサC2の更なる充電を行う。トランスT1から、電圧クランプ用のコンデンサC2の+端子側に、トランスT1と電圧クランプ用のコンデンサC2と、電圧共振用のコンデンサC1による共振のピーク電圧が充電された後、〔6〕の状態に移行する。   In the period [5] shown in FIG. 3, the following operation is performed. By passing the current that could not be fully charged from the transformer T1 to the voltage clamping capacitor C2 in the period [4], the voltage clamping capacitor C1 and the voltage clamping capacitor C2 are passed through the diode D2. The capacitor C2 is further charged. After the transformer T1, the voltage Clamp capacitor C2 and the resonance peak voltage by the voltage resonance capacitor C1 are charged to the positive terminal side of the voltage clamp capacitor C2, the state of [6] is obtained. Transition.

図3に示す〔6〕の期間では、FET1及びFET2がオフ状態のため、電圧クランプ用のコンデンサC2の+端子側からは、トランスT1に対して電流が流れない。そのため、電圧クランプ用のコンデンサC2には、前述した共振のピーク電圧を保持することができる。この状態では、電圧共振用のコンデンサC1と、トランスT1の共振動作(図3〔6〕中、両矢印で示す)が生じる(図2(iv)参照)。電圧共振用のコンデンサC1の容量は低いため、スイッチング期間に比べて高い周波数の共振動作が生じ、この共振動作の振幅は、抵抗成分による損失等によって、比較的短時間で減衰する(図2の(iv))。   In the period [6] shown in FIG. 3, since FET1 and FET2 are in the OFF state, no current flows to the transformer T1 from the positive terminal side of the voltage clamping capacitor C2. Therefore, the above-described resonance peak voltage can be held in the voltage clamping capacitor C2. In this state, the resonance operation of the capacitor C1 for voltage resonance and the transformer T1 (indicated by a double arrow in FIG. 3 [6]) occurs (see FIG. 2 (iv)). Since the voltage resonance capacitor C1 has a low capacitance, a resonance operation having a higher frequency than that of the switching period occurs, and the amplitude of the resonance operation is attenuated in a relatively short time due to a loss due to a resistance component (FIG. 2). (Iv)).

ここで、本実施例の特徴である、停止前制御による効率改善の効果について説明する。図3に示す〔4〕の期間の動作によって、FET2をオン状態にできる。このため、ダイオードD2のみでトランスT1と電圧クランプ用のコンデンサC2による共振電流を導通させる場合に比べて、ダイオードD2の順方向電圧による損失を低減できる。特に、FET2に、オン抵抗値の低いスーパージャンクションFET等を用いた場合、上述した損失低減の効果が大きくなる。   Here, the effect of the efficiency improvement by the pre-stop control, which is a feature of the present embodiment, will be described. The FET 2 can be turned on by the operation in the period [4] shown in FIG. For this reason, the loss due to the forward voltage of the diode D2 can be reduced as compared with the case where the resonance current by the transformer T1 and the voltage clamping capacitor C2 is conducted only by the diode D2. In particular, when a super junction FET or the like having a low on-resistance value is used for the FET 2, the above-described loss reduction effect is increased.

また、本実施例のスイッチング電源回路100の制御方法は、図2、図3に示す〔4〕の期間のFET2のオン時間TH2を、スイッチング期間のFET2のオン時間TH1に基づき決定している。このため、本実施例のスイッチング電源回路100の制御方法は、FET2の最適なオン時間を検知するために別途検出用の回路等を設ける必要がない点を特徴としている。このように、スイッチング期間のFET2のオン時間TH1から停止前制御時のFET2のオン時間TH2を決定しているため、この制御を予測制御ということもできる。停止前制御時のFET2のオン時間TH2を決定することによって、トランスT1と電圧クランプ用のコンデンサC2と、電圧共振用のコンデンサC1による共振のピーク電圧が充電された状態で、スイッチング停止期間に移行することができる。また、このように制御することで、ダイオードD1の順方向電圧による損失を低減する効果も、両立して得ることができる。   In the control method of the switching power supply circuit 100 of this embodiment, the ON time TH2 of the FET 2 in the period [4] shown in FIGS. 2 and 3 is determined based on the ON time TH1 of the FET 2 in the switching period. For this reason, the control method of the switching power supply circuit 100 of the present embodiment is characterized in that it is not necessary to provide a separate detection circuit or the like in order to detect the optimum on-time of the FET 2. In this way, since the ON time TH2 of the FET 2 during the pre-stop control is determined from the ON time TH1 of the FET 2 during the switching period, this control can also be referred to as predictive control. By determining the ON time TH2 of the FET 2 at the time of the pre-stop control, the transition to the switching stop period is made in a state where the peak voltage of resonance by the transformer T1, the voltage clamping capacitor C2, and the voltage resonance capacitor C1 is charged. can do. In addition, by controlling in this way, the effect of reducing the loss due to the forward voltage of the diode D1 can be obtained at the same time.

また、図3に示す〔4〕の期間におけるFET2の最適なオン時間を検知するために、検出用の回路等を設けた場合でも、ダイオードD1の順方向電圧による損失を低減する効果を得ることができる。尚、スイッチング停止期間におけるFET2のオン時間の決定方法は、本実施例の図2、図3で説明した方法(TH1に基づく方法)にのみ限定されるものではない。   Further, even when a detection circuit or the like is provided in order to detect the optimum ON time of the FET 2 during the period [4] shown in FIG. 3, an effect of reducing the loss due to the forward voltage of the diode D1 can be obtained. Can do. Note that the method for determining the ON time of the FET 2 during the switching stop period is not limited to the method described in FIGS. 2 and 3 (method based on TH1) of this embodiment.

(スイッチング停止期間)
次に、図2に示すスイッチング停止期間の制御を説明する。図3に示す〔7〕の期間では、電圧クランプ用のコンデンサC2に電圧を保持したまま(図2(iv))、FET1及びFET2をオフ状態として保持している。電圧クランプ用のコンデンサC2に電圧が保持されているため、所定の停止期間が経過した後でも、FET2をオンすることで、コンデンサC2の+端子側からトランスT1に電流が流れる状態(図3の〔2〕の状態)となる。制御部101は、フィードバック部115から出力されるFB端子電圧等に基づき、スイッチング電源回路100の二次側に負荷を供給すべき状態を検出した場合や、所定の時間が経過した場合等に、スイッチング停止期間を終了する。そして、制御部101は、後述する停止後制御を行った後、スイッチング期間に移行する。
(Switching stop period)
Next, the control of the switching stop period shown in FIG. 2 will be described. In the period [7] shown in FIG. 3, the voltage is held in the voltage clamping capacitor C2 (FIG. 2 (iv)), and the FET1 and FET2 are held in the OFF state. Since the voltage is held in the voltage clamping capacitor C2, a current flows from the positive terminal side of the capacitor C2 to the transformer T1 by turning on the FET 2 even after a predetermined stop period has elapsed (in FIG. 3). [2] state). The control unit 101 detects a state in which a load should be supplied to the secondary side of the switching power supply circuit 100 based on the FB terminal voltage or the like output from the feedback unit 115, or when a predetermined time has elapsed. The switching stop period ends. And the control part 101 transfers to a switching period, after performing the control after a stop mentioned later.

(停止後制御を実施する期間)
次に図3に示す〔8〕〜〔9〕の停止後制御を説明する。図3に示す〔8〕の期間の動作は、前述した〔2〕の期間の動作と同様であるが、図3に示す〔8〕の期間では、FET2のオン時間を短くすることを特徴としている。本実施例では、スイッチング停止期間が継続する時間よりも短い時間でFET2をオンさせる。また、スイッチング期間でFET2をオンさせた時間(TH1)よりも短い時間でFET2をオンさせる。更に、スイッチング期間でFET2をオンさせた時間(TH1)の半分よりも短い時間(<TH1/2)でFET2をオンさせる。本実施例の制御では、FET1とFET2のオン時間の比率を、スイッチング期間のオン時間の比率(TL1とTH1の比率)の半分より小さい比率(TL2とTH3の比率)となるように制御している。
(Period for implementing control after stopping)
Next, the post-stop control of [8] to [9] shown in FIG. 3 will be described. The operation during the period [8] shown in FIG. 3 is the same as the operation during the period [2] described above, but the ON time of the FET 2 is shortened during the period [8] shown in FIG. Yes. In this embodiment, the FET 2 is turned on in a time shorter than the time during which the switching stop period continues. Further, the FET 2 is turned on in a time shorter than the time (TH1) in which the FET 2 is turned on in the switching period. Further, the FET 2 is turned on in a time (<TH1 / 2) shorter than half of the time (TH1) in which the FET 2 is turned on in the switching period. In the control of this embodiment, the ratio of the on-time of FET1 and FET2 is controlled to be a ratio (the ratio of TL2 and TH3) smaller than half of the ratio of the on-time of switching period (ratio of TL1 and TH1). Yes.

同様の効果を得るための類似の制御方法として、例えば次のような方法がある。図3に示す〔8〕の停止後制御では、FET2のオン時間TH3を、スイッチング期間の最後にオンしたFET2のオン時間(TH1)(〔1〕と〔2〕の和の時間)の半分より短い時間(TH3<TH1/2)で制御してもよい。更に、FET2のオン時間TH3を、停止前制御のFET2のオン時間TH2より短い時間(TH3<TH2)としてもよい。この場合、FET2のオン時間(TH3)について、「TH1/2≧TH2>TH3」という関係が成り立つ。〔8〕の期間でのFET2のオン時間を短くすることで、スイッチング電源回路100の効率が改善される。即ち、電圧クランプ用のコンデンサC2からトランスT1のリーケージインダクタンスLr及び結合インダクタンスLsに流れる電流が、必要以上に増加してしまわないようにすることができるため、スイッチング電源回路100の効率が改善される。   As a similar control method for obtaining the same effect, for example, there is the following method. In the post-stop control of [8] shown in FIG. 3, the ON time TH3 of the FET 2 is set to be half of the ON time (TH1) of the FET 2 that was turned on at the end of the switching period (the sum of [1] and [2]). The control may be performed in a short time (TH3 <TH1 / 2). Furthermore, the on time TH3 of the FET 2 may be shorter than the on time TH2 of the pre-stop control FET 2 (TH3 <TH2). In this case, the relation of “TH1 / 2 ≧ TH2> TH3” is established with respect to the ON time (TH3) of the FET2. The efficiency of the switching power supply circuit 100 is improved by shortening the ON time of the FET 2 in the period [8]. That is, since the current flowing from the voltage clamping capacitor C2 to the leakage inductance Lr and the coupling inductance Ls of the transformer T1 can be prevented from increasing more than necessary, the efficiency of the switching power supply circuit 100 is improved. .

続いて図3に示す〔9〕の期間では、〔3〕の期間と同様にFET1及びFET2はオフ状態となっており、デッドタイム期間となっている。図3の〔9〕のデッドタイム期間を経過した後、FET1をオン状態にすることで、期間〔3〕の説明と同様にFET1はゼロボルトスイッチングを行うことができる。   Subsequently, in the period [9] shown in FIG. 3, as in the period [3], the FET1 and the FET2 are in an off state, which is a dead time period. After the elapse of the dead time period [9] in FIG. 3, the FET 1 is turned on, so that the FET 1 can perform zero volt switching as in the description of the period [3].

本実施例の間欠動作では、図2、図3の〔1〕〜〔3〕で説明したスイッチング期間、〔4〕で説明した停止前制御、〔5〕〜〔7〕で説明したスイッチング停止期間、〔8〕〜〔9〕で説明した停止後制御を繰り返し行う。このとき、停止前制御及び停止後制御のFET2のオン時間TH2、TH3に対して、十分に長いスイッチング停止期間を設ける構成とする。これにより、スイッチング電源回路100の一次側の電流や、FET1及びFET2のスイッチング回数を低減させて、スイッチング電源回路100の軽負荷状態の電力効率を改善できる。   In the intermittent operation of this embodiment, the switching period described in [1] to [3] in FIGS. 2 and 3, the pre-stop control described in [4], and the switching stop period described in [5] to [7]. , [8] to [9] The control after stop is repeatedly performed. At this time, a sufficiently long switching stop period is provided for the ON times TH2 and TH3 of the FET2 for the pre-stop control and the post-stop control. Thereby, the primary side current of the switching power supply circuit 100 and the switching frequency of the FET1 and FET2 can be reduced, and the power efficiency of the switching power supply circuit 100 in a light load state can be improved.

[スイッチング電源回路の制御]
図4は本実施例の制御部101によるスイッチング電源回路100の制御処理を説明するフローチャートである。制御部101は、交流電源10がスイッチング電源回路100に接続され、スイッチング電源回路100に電力が供給される状態になると、以下の制御を開始する。ステップ(以下、Sとする)301で制御部101は、フィードバック部115からFB端子に入力されるFB端子電圧を検知する。S302で制御部101は、S301で検知したFB端子電圧に応じてFET1のオン時間を制御する。例えば、制御部101は、FET1のオン時間をTL1やTL2としてFET1の駆動を制御する。
[Control of switching power supply circuit]
FIG. 4 is a flowchart for explaining control processing of the switching power supply circuit 100 by the control unit 101 of this embodiment. When the AC power supply 10 is connected to the switching power supply circuit 100 and power is supplied to the switching power supply circuit 100, the control unit 101 starts the following control. In step (hereinafter referred to as S) 301, the control unit 101 detects the FB terminal voltage input from the feedback unit 115 to the FB terminal. In S302, the control unit 101 controls the ON time of the FET 1 according to the FB terminal voltage detected in S301. For example, the control unit 101 controls the driving of the FET 1 with the on-time of the FET 1 as TL1 or TL2.

S303で制御部101は、スイッチング電源回路100が軽負荷状態となっているか否かを判断するため、FB端子電圧が所定の電圧FBL1より小さいか(FB<FBL1)否かを判断する。ここで、軽負荷状態か否かの判断に用いられる所定の電圧FBL1を、以下、停止電圧という。S303で制御部101は、FB端子電圧が停止電圧FBL1以上であると判断した場合、S304の処理に進む。S304で制御部101は、FB端子電圧に応じた時間でFET2のオン時間を決定し、S301の処理に戻る。例えば、制御部101は、FET2のオン時間をTH1としてFET2の駆動を制御する。制御部101は、内部に有する不図示の例えばRAM等の記憶部に、スイッチング期間におけるFET2のオン時間(TH1)を記憶する。尚、制御部101は、FET1のオン時間と、FET2のオン時間の間に、上述した所定のデッドタイムを設けて制御を行っている。この場合、スイッチング電源回路100は軽負荷状態ではないため、制御部101は、スイッチング期間を連続して実施する連続動作を行っている。   In S303, the control unit 101 determines whether or not the FB terminal voltage is smaller than a predetermined voltage FBL1 (FB <FBL1) in order to determine whether or not the switching power supply circuit 100 is in a light load state. Here, the predetermined voltage FBL1 used for determining whether or not it is in a light load state is hereinafter referred to as a stop voltage. When the control unit 101 determines in S303 that the FB terminal voltage is equal to or higher than the stop voltage FBL1, the process proceeds to S304. In S304, the control unit 101 determines the ON time of the FET 2 with a time corresponding to the FB terminal voltage, and returns to the process of S301. For example, the control unit 101 controls the driving of the FET 2 by setting the ON time of the FET 2 as TH1. The control unit 101 stores the ON time (TH1) of the FET 2 in the switching period in a storage unit (not shown) such as a RAM. Note that the control unit 101 performs control by providing the above-described predetermined dead time between the ON time of the FET 1 and the ON time of the FET 2. In this case, since the switching power supply circuit 100 is not in a light load state, the control unit 101 performs a continuous operation for continuously performing the switching period.

S303で制御部101は、FB端子電圧が停止電圧FBL1より小さいと判断した場合、S305の処理に進む。S305で制御部101は、FET2のオン時間がFB端子電圧に応じた時間(TH1)の2分の1(半分)以下の時間(TH2≦TH1/2)となるように、FET2のオン時間を制御する。この制御は、上述した停止前制御に該当する。S306で制御部101は、S305で決定したFET2のオン時間(TH2)が経過した後に、FET1及びFET2をオフ状態とし、そのまま保持する。この制御は、上述したスイッチング停止期間の制御に該当する。制御部101は、不図示のタイマーをリセットしてスタートさせる。   When the control unit 101 determines in step S303 that the FB terminal voltage is smaller than the stop voltage FBL1, the control unit 101 proceeds to the processing in step S305. In S305, the control unit 101 sets the ON time of the FET 2 so that the ON time of the FET 2 is a time (TH2 ≦ TH1 / 2) that is less than or equal to a half (half) of the time (TH1) corresponding to the FB terminal voltage. Control. This control corresponds to the pre-stop control described above. In step S306, the control unit 101 sets the FET1 and FET2 to the OFF state after the ON time (TH2) of the FET2 determined in step S305 has elapsed, and holds it as it is. This control corresponds to the control of the switching stop period described above. The control unit 101 resets and starts a timer (not shown).

S307で制御部101は、スイッチング電源回路100の二次側の電源電圧V11として供給する電力が不足している状態か否かを検知するため、FB端子電圧が所定の電圧FBL2より大きいか否かを判断する。ここで、スイッチング停止期間からスイッチング期間に遷移するか否かの判断に用いられる所定の電圧FBL2を、以下、復帰電圧という。停止電圧FBL1と復帰電圧FBL2の関係は、ヒステリシスをもたせるために、FBL2>FBL1とする。   In step S307, the control unit 101 detects whether or not the power supplied as the secondary power supply voltage V11 of the switching power supply circuit 100 is insufficient, so whether or not the FB terminal voltage is greater than the predetermined voltage FBL2. Judging. Here, the predetermined voltage FBL2 used for determining whether or not to transit from the switching stop period to the switching period is hereinafter referred to as a return voltage. The relationship between the stop voltage FBL1 and the return voltage FBL2 is FBL2> FBL1 in order to provide hysteresis.

S307で制御部101は、FB端子電圧が復帰電圧FBL2より大きいと判断した場合は、S308の処理に進む。S307で制御部101は、FB端子電圧が復帰電圧FBL2以下の場合、スイッチング停止期間を継続し、S307の処理を繰り返す。S308で制御部101は、不図示のタイマーを参照することにより、S306の処理で開始されたスイッチング停止期間の長さが、制御部101の不図示のメモリに記憶された所定の最短停止期間Tminよりも長いか否かを判断する。このように、制御部101は、スイッチング停止期間の長さを、制御部101の内部タイマーを用いて測定する。   If the control unit 101 determines in S307 that the FB terminal voltage is greater than the return voltage FBL2, the process proceeds to S308. In S307, the control unit 101 continues the switching stop period when the FB terminal voltage is equal to or lower than the return voltage FBL2, and repeats the process of S307. In S308, the control unit 101 refers to a timer (not shown), so that the length of the switching stop period started in the process of S306 is the predetermined shortest stop period Tmin stored in the memory (not shown) of the control unit 101. To determine whether it is longer. As described above, the control unit 101 measures the length of the switching stop period using the internal timer of the control unit 101.

S308で制御部101は、スイッチング停止期間が最短停止期間Tminより長いと判断した場合、S309の処理に進む。S308で制御部101は、スイッチング停止期間が最短停止期間Tmin以下であると判断した場合、S308の処理を繰り返し、スイッチング停止期間を継続する。このように、本実施例では、スイッチング停止期間からスイッチング期間への復帰の判断は、FB端子電圧と所定の時間経過に基づき行っている。しかし、スイッチング停止期間からスイッチング期間への復帰の判断は、FB端子電圧に基づき判断したり、時間経過に基づき判断したり、その他の要因に基づき判断してもよい。S309で制御部101は、FB端子電圧に応じて設定されたFET2のオン時間(TH1)を、S304で記憶したメモリから読み出す。制御部101は、スイッチング期間におけるFET2のオン時間(TH1)の2分の1より短い時間として、FET2のオン時間(TH3<TH1/2)を決定し、FET2をオン状態にし、S301の処理に戻る。この制御は、上述した停止後制御に該当する。上述した制御を繰り返し行うことによって、制御部101は、スイッチング電源回路100の制御を行っている。   If the control unit 101 determines in S308 that the switching stop period is longer than the shortest stop period Tmin, the process proceeds to S309. When the control unit 101 determines in S308 that the switching stop period is equal to or shorter than the shortest stop period Tmin, the control unit 101 repeats the process of S308 and continues the switching stop period. As described above, in this embodiment, the determination of the return from the switching stop period to the switching period is performed based on the FB terminal voltage and a predetermined time. However, the return from the switching stop period to the switching period may be determined based on the FB terminal voltage, may be determined based on the passage of time, or may be determined based on other factors. In S309, the control unit 101 reads the ON time (TH1) of the FET 2 set according to the FB terminal voltage from the memory stored in S304. The control unit 101 determines the ON time (TH3 <TH1 / 2) of the FET 2 as a time shorter than one half of the ON time (TH1) of the FET 2 in the switching period, turns the FET 2 on, and performs the process of S301. Return. This control corresponds to the post-stop control described above. By repeatedly performing the above-described control, the control unit 101 controls the switching power supply circuit 100.

以上説明したように、制御部101は、スイッチング期間からスイッチング停止期間に移行する際に、FET2をオンしてからスイッチング停止期間に移行する。そして、制御部101は、スイッチング停止期間からスイッチング期間に移行する際にも、FET2をオンしてからスイッチング期間に移行する。本実施例のスイッチング電源回路100は次の特徴を有している。
・スイッチング電源回路100の軽負荷状態において、スイッチング期間とスイッチング停止期間を繰り返し行う間欠動作を行う。
・スイッチング停止期間の前にFET2をオンする停止前制御を行う。
・スイッチング停止期間の後にFET2をオンする停止後制御を行う。
・停止前制御と停止後制御のFET2のオン時間を、スイッチング期間のFET2のオン時間に対して短く制御する。
As described above, when the control unit 101 shifts from the switching period to the switching stop period, the control unit 101 turns on the FET 2 and then shifts to the switching stop period. Further, when the control unit 101 shifts from the switching stop period to the switching period, the control unit 101 turns on the FET 2 and shifts to the switching period. The switching power supply circuit 100 of the present embodiment has the following characteristics.
In the light load state of the switching power supply circuit 100, an intermittent operation is performed in which the switching period and the switching stop period are repeated.
-Pre-stop control is performed to turn on FET2 before the switching stop period.
-Control after stopping to turn on FET2 after the switching stop period.
Control the on time of the FET 2 for the pre-stop control and the post-stop control to be shorter than the on time of the FET 2 in the switching period.

以上、本実施例によれば、アクティブクランプ方式の電源装置における軽負荷時の電力効率を改善することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to improve the power efficiency at the time of light load in the active clamp type power supply device.

[スイッチング電源回路の構成]
次に、実施例2のスイッチング電源回路400を説明する。実施例1と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図5に示すスイッチング電源回路400は、フィードバック手段としてフィードバック部116と、切り替え制御部118とを有している。切り替え制御部118は、2つの状態、即ち、二次側の電源電圧V12として第一の電圧である24V電圧を出力するスタンバイ状態と、第二の電圧である5V電圧を出力するスリープ状態とを切り替える。本実施例では、このように、スタンバイ状態とスリープ状態を切り替える切り替え制御部118を有する点が実施例1の構成と異なる。また、本実施例では、スイッチング電源回路400の二次側整流回路は、ダイオードD11の代わりに、後述する同期整流回路と、平滑回路を追加した点が実施例1と異なっている。本実施例の同期整流回路は、FET12、ダイオードD12、同期整流制御部111を有している。また、本実施例の平滑回路は、コイルL11、コンデンサC12を有している。
[Configuration of switching power supply circuit]
Next, the switching power supply circuit 400 according to the second embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The switching power supply circuit 400 shown in FIG. 5 includes a feedback unit 116 and a switching control unit 118 as feedback means. The switching control unit 118 has two states, that is, a standby state that outputs a 24V voltage that is the first voltage as the power supply voltage V12 on the secondary side, and a sleep state that outputs a 5V voltage that is the second voltage. Switch. The present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that it includes the switching control unit 118 that switches between the standby state and the sleep state. Further, in this embodiment, the secondary side rectifier circuit of the switching power supply circuit 400 is different from the first embodiment in that a synchronous rectifier circuit described later and a smoothing circuit are added instead of the diode D11. The synchronous rectifier circuit of this embodiment includes an FET 12, a diode D12, and a synchronous rectification control unit 111. Further, the smoothing circuit of this embodiment includes a coil L11 and a capacitor C12.

スイッチング電源回路400の同期整流回路の制御は、同期整流制御部111によって行われている。同期整流制御部111は、S端子によって検出されるダイオードD12の導通期間のみ、D端子の出力をハイレベルにすることで、同期整流用のスイッチ素子であるFET12をオン状態にする。これにより、トランスT1の二次巻線S1の電圧が整流される。同期整流制御部111は、例えば、ディスクリート回路や、半導体集積回路として一体形成された制御部である。同期整流制御部111には、VC端子とG端子の間に電源電圧V12が供給されている。ここで、電源電圧V12は、スイッチング電源回路400の出力電圧であり、本実施例では、後述するように24V又は5Vの電圧である。同期整流制御部111により整流された電圧は、コンデンサC11、C12及びコイルL11によって平滑され、電源電圧V12として出力されている。   The synchronous rectification circuit 111 of the switching power supply circuit 400 is controlled by the synchronous rectification control unit 111. The synchronous rectification control unit 111 sets the output of the D terminal to a high level only during the conduction period of the diode D12 detected by the S terminal, thereby turning on the FET 12 that is a switching element for synchronous rectification. Thereby, the voltage of the secondary winding S1 of the transformer T1 is rectified. The synchronous rectification control unit 111 is, for example, a control unit integrally formed as a discrete circuit or a semiconductor integrated circuit. The power supply voltage V12 is supplied to the synchronous rectification control unit 111 between the VC terminal and the G terminal. Here, the power supply voltage V12 is an output voltage of the switching power supply circuit 400, and in this embodiment, it is a voltage of 24V or 5V as described later. The voltage rectified by the synchronous rectification control unit 111 is smoothed by the capacitors C11 and C12 and the coil L11 and is output as the power supply voltage V12.

(フィードバック部)
フィードバック部116は、実施例1のフィードバック部115に対して、抵抗R53、R54、FET51を用いたフィードバック電圧の切り替え機能を有する点が異なる。FET51のゲート端子とソース端子の間には、抵抗R55が接続されている。フィードバック部116のFET51のゲート端子には、スイッチング電源回路400を搭載している電子機器の制御部等から、フィードバック電圧を切り替えるための信号である24VOUT信号が入力されている。24VOUT信号がハイレベルになると、FET51がオン状態になり、抵抗R54がショートされる。このため、シャントレギュレータIC5のリファレンス端子REFに入力される電圧は、電源電圧V12を抵抗R52、R53で分圧した電圧となる。これにより、スイッチング電源回路400は、二次側の電源電圧V12として24V電圧を出力する状態となる。
(Feedback part)
The feedback unit 116 is different from the feedback unit 115 of the first embodiment in that it has a feedback voltage switching function using resistors R53, R54, and an FET 51. A resistor R55 is connected between the gate terminal and the source terminal of the FET 51. A 24VOUT signal, which is a signal for switching the feedback voltage, is input to the gate terminal of the FET 51 of the feedback unit 116 from a control unit of an electronic device in which the switching power supply circuit 400 is mounted. When the 24VOUT signal goes high, the FET 51 is turned on and the resistor R54 is short-circuited. For this reason, the voltage input to the reference terminal REF of the shunt regulator IC5 is a voltage obtained by dividing the power supply voltage V12 by the resistors R52 and R53. As a result, the switching power supply circuit 400 enters a state of outputting a 24V voltage as the power supply voltage V12 on the secondary side.

一方、24VOUT信号がローレベルになると、FET51がオフ状態になり、抵抗R53と抵抗R54が直列に接続される。このため、シャントレギュレータIC5のリファレンス端子REFに入力される電圧は、電源電圧V12を抵抗R52と、抵抗R53と抵抗R54の合成抵抗とで分圧した電圧となる。これにより、スイッチング電源回路400は、二次側の電源電圧V12として5V電圧を出力する状態となる。以上のように本実施例では、スイッチング電源回路400の外部から入力された24VOUT信号に応じて、スイッチング電源回路400の電源電圧V12を24V又は5Vに切り替える。   On the other hand, when the 24VOUT signal becomes low level, the FET 51 is turned off, and the resistor R53 and the resistor R54 are connected in series. For this reason, the voltage input to the reference terminal REF of the shunt regulator IC5 is a voltage obtained by dividing the power supply voltage V12 by the resistor R52 and the combined resistor of the resistor R53 and the resistor R54. As a result, the switching power supply circuit 400 is in a state of outputting a 5V voltage as the power supply voltage V12 on the secondary side. As described above, in this embodiment, the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is switched to 24V or 5V in accordance with the 24VOUT signal input from the outside of the switching power supply circuit 400.

(切り替え制御部)
切り替え制御部118は、STANBY信号に応じてスタンバイ状態とスリープ状態の切り替え制御を行う。切り替え制御部118のFET81のゲート端子には、スイッチング電源回路400を搭載している電子機器の制御部等から、スイッチング電源回路400の動作状態を切り替えるための信号であるSTANBY信号が入力されている。FET81のゲート端子とソース端子の間には、抵抗R82が接続されている。ハイレベルのSTANBY信号が切り替え制御部118に入力されると、FET81がオン状態となり、抵抗R81を介してフォトカプラPC8の二次側ダイオードが導通状態となる。これにより、フォトカプラPC8の一次側トランジスタがオン状態となり、コンデンサC8に充電されていた電荷が放電される。コンデンサC8の一端は、制御部101のSL端子に接続されており、コンデンサC8の電荷が放電されると、制御部101のSL端子の電圧(以下、SL端子電圧という)はローレベルになる。
(Switching control unit)
The switching control unit 118 performs switching control between the standby state and the sleep state in accordance with the STANBY signal. A STANBY signal, which is a signal for switching the operation state of the switching power supply circuit 400, is input to the gate terminal of the FET 81 of the switching control unit 118 from a control unit or the like of the electronic device in which the switching power supply circuit 400 is mounted. . A resistor R82 is connected between the gate terminal and the source terminal of the FET 81. When the high-level STANDBY signal is input to the switching control unit 118, the FET 81 is turned on, and the secondary diode of the photocoupler PC8 is turned on via the resistor R81. As a result, the primary transistor of the photocoupler PC8 is turned on, and the charge charged in the capacitor C8 is discharged. One end of the capacitor C8 is connected to the SL terminal of the control unit 101, and when the electric charge of the capacitor C8 is discharged, the voltage of the SL terminal of the control unit 101 (hereinafter referred to as SL terminal voltage) becomes low level.

一方、ローレベルのSTANBY信号が切り替え制御部118に入力されると、FET81がオフ状態となり、フォトカプラPC8の二次側ダイオードが非導通状態となる。これにより、フォトカプラPC8の一次側トランジスタもオフ状態となり、コンデンサC8は、電源電圧V2から抵抗R1を介して充電され、制御部101のSL端子電圧がハイレベルになる。制御部101は、SL端子電圧に応じて、スイッチング電源回路400をスタンバイ状態とするかスリープ状態とするかの判断を行っている。本実施例では、制御部101のSL端子電圧がローレベルのときにスタンバイ状態、制御部101のSL端子電圧がハイレベルのときにスリープ状態としているが、逆であってもよい。   On the other hand, when the low-level STANDBY signal is input to the switching control unit 118, the FET 81 is turned off, and the secondary diode of the photocoupler PC8 is turned off. As a result, the primary side transistor of the photocoupler PC8 is also turned off, the capacitor C8 is charged via the resistor R1 from the power supply voltage V2, and the SL terminal voltage of the control unit 101 becomes high level. The control unit 101 determines whether the switching power supply circuit 400 is in a standby state or a sleep state according to the SL terminal voltage. In the present embodiment, the standby state is set when the SL terminal voltage of the control unit 101 is at a low level, and the sleep state is set when the SL terminal voltage of the control unit 101 is at a high level.

図6(A)〜図6(D)のフローチャートは、制御部101によるスイッチング電源回路400の異なる4つの制御方法を示している。制御部101は、スイッチング電源回路400が搭載される電子機器に応じて、以下に説明するような種々の制御を実施することができる。図6(A)に対して図6(B)〜図6(D)で処理が同じになる場合には同じ符号を付し、説明を省略する。尚、本実施例でも、間欠動作を実施する場合には、制御部101は、実施例1で説明した間欠動作(スイッチング期間、停止前制御、スイッチング停止期間、停止後制御)を実施する。停止前制御、停止後制御におけるFET2のオン時間の決定方法も実施例1と同様である。   The flowcharts of FIGS. 6A to 6D show four different control methods of the switching power supply circuit 400 by the control unit 101. The control unit 101 can perform various controls as described below according to the electronic device on which the switching power supply circuit 400 is mounted. 6A to 6D are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Even in this embodiment, when the intermittent operation is performed, the control unit 101 performs the intermittent operation (switching period, pre-stop control, switching stop period, post-stop control) described in the first embodiment. The method for determining the ON time of the FET 2 in the pre-stop control and the post-stop control is the same as in the first embodiment.

(24VOUT信号とSTANBY信号が接続されている場合)
(第1の制御シーケンス)
図6(A)は、本実施例の制御部101による、スイッチング電源回路400の第1の制御シーケンスを説明するフローチャートである。尚、図6(A)で説明するフローチャートでは、24VOUT信号とSTANBY信号は接続されているものとする。即ち、図6(A)の第1の制御シーケンスでは、24VOUT信号とSTANBY信号は連動している。24VOUT信号がハイレベルであればSTANBY信号もハイレベルとなり、24VOUT信号がローレベルであればSTANBY信号もローレベルとなる。制御部101は、スイッチング電源回路400に電力が供給される状態になると第1の制御シーケンスを開始する。S511で制御部101は、実施例1で説明したスイッチング電源回路400の間欠動作を有効な状態とする。間欠動作を有効な状態とする、とは、スイッチング電源回路400が、連続動作を行うだけでなく、必要に応じて間欠動作も行えるようにすることをいう。
(When 24VOUT signal and STANDBY signal are connected)
(First control sequence)
FIG. 6A is a flowchart for explaining a first control sequence of the switching power supply circuit 400 by the control unit 101 of this embodiment. In the flowchart described with reference to FIG. 6A, it is assumed that the 24VOUT signal and the STANDBY signal are connected. That is, in the first control sequence shown in FIG. 6A, the 24VOUT signal and the STANBY signal are linked. If the 24VOUT signal is high, the STANBY signal is also high. If the 24VOUT signal is low, the STANBY signal is also low. The control unit 101 starts the first control sequence when power is supplied to the switching power supply circuit 400. In step S511, the control unit 101 enables the intermittent operation of the switching power supply circuit 400 described in the first embodiment. Making the intermittent operation effective means that the switching power supply circuit 400 performs not only continuous operation but also intermittent operation as necessary.

S512で制御部101は、SL端子電圧に基づき電源電圧V12に24V電圧を出力する要求があるか否かを判断する。SL端子電圧は、スイッチング電源回路400のスタンバイ状態とスリープ状態を切り替えるための判断に用いられる電圧である。図6(A)では、STANBY信号と24VOUT信号とが接続されているために、SL端子電圧に基づいて、電源電圧V12を24V電圧とするか5V電圧とするかの判断も行うことができる。尚、制御部101は、24VOUT信号に応じて変化するFB端子電圧に基づき、S512の判断を行ってもよい。S512で制御部101は、24V電圧を出力する要求があると判断した場合S513の処理に進み、S513で、実施例1で説明した間欠動作を無効とする状態とし、S512の処理に戻る。間欠動作を無効とする状態とは、スイッチング電源回路400が間欠動作を行わないようにする、即ち、常に連続動作を行うようにすることをいう。S512で制御部101は、24V電圧を出力する要求がない、即ち、電源電圧V12として5V電圧を出力すると判断した場合S511の処理に戻り、S511で、実施例1で説明した間欠動作を有効とした状態で保持する。   In step S512, the control unit 101 determines whether there is a request to output a 24V voltage to the power supply voltage V12 based on the SL terminal voltage. The SL terminal voltage is a voltage used for determination for switching the switching power supply circuit 400 between a standby state and a sleep state. In FIG. 6A, since the STANBY signal and the 24VOUT signal are connected, it is possible to determine whether the power supply voltage V12 is 24V or 5V based on the SL terminal voltage. Note that the control unit 101 may make the determination in S512 based on the FB terminal voltage that changes in response to the 24VOUT signal. If the control unit 101 determines in S512 that there is a request to output a 24V voltage, the process proceeds to S513. In S513, the intermittent operation described in the first embodiment is disabled, and the process returns to S512. The state in which the intermittent operation is disabled means that the switching power supply circuit 400 does not perform the intermittent operation, that is, always performs the continuous operation. In S512, if the control unit 101 determines that there is no request to output a 24V voltage, that is, outputs a 5V voltage as the power supply voltage V12, the process returns to S511, and the intermittent operation described in the first embodiment is validated in S511. Hold in the state.

ここで、表1は、図6(A)と図6(B)を説明する表である。表1の一列目の「A」は図6(A)に、「B」は図6(B)に対応している。表1の二列目はスイッチング電源回路400の電源電圧V12が5V電圧のとき、三列目はスイッチング電源回路400の電源電圧V12が24V電圧のときを示す。また、表1は、スイッチング電源回路400の電源電圧V12がそれぞれの電圧の場合に、軽負荷状態又は重負荷状態におけるスイッチング電源回路400の動作状態を示している。   Here, Table 1 is a table for explaining FIGS. 6A and 6B. “A” in the first column of Table 1 corresponds to FIG. 6A, and “B” corresponds to FIG. 6B. The second column in Table 1 shows when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 5V, and the third column shows when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 24V. Table 1 shows an operation state of the switching power supply circuit 400 in a light load state or a heavy load state when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is each voltage.

Figure 2017017846
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図6(A)の場合、スイッチング電源回路400の電源電圧V12として24V電圧を出力する要求がある場合は、間欠動作を無効にする(S513)。これにより、大電力の出力が要求される24V電圧を出力している際には間欠動作が行われず、スイッチング電源回路400の応答性を高めることができる。即ち、スイッチング電源回路400の電源電圧V12に24V電圧を出力する要求がある場合は、軽負荷状態、重負荷状態ともに、スイッチング電源回路400は連続動作を行う。一方、スイッチング電源回路400の電源電圧V12に24V電圧を出力する要求がない場合、間欠動作が有効とされる(S511)。この場合、スイッチング電源回路400の電源電圧V12として5V電圧が出力される。スイッチング電源回路400の電源電圧V12が5V電圧の場合、間欠動作が有効とされるため(S511)、スイッチング電源回路400は、負荷の状態に応じて連続動作だけでなく間欠動作も行う。具体的には、スイッチング電源回路400の電源電圧V12が5V電圧の場合、軽負荷状態では間欠動作を行い、重負荷状態では連続動作を行う。フィードバック部116には電源電圧V12が入力されており、負荷の状態に応じて、フィードバック部116から制御部101に出力されるFB端子電圧は変化する。このため、軽負荷状態か重負荷状態かは、制御部101がFB端子電圧に基づいて判断する。   In the case of FIG. 6A, if there is a request to output a 24V voltage as the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400, the intermittent operation is invalidated (S513). As a result, the intermittent operation is not performed when outputting a 24 V voltage that requires a high power output, and the responsiveness of the switching power supply circuit 400 can be improved. That is, when there is a request to output 24V voltage to the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400, the switching power supply circuit 400 performs continuous operation in both the light load state and the heavy load state. On the other hand, when there is no request to output 24V voltage to the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400, the intermittent operation is validated (S511). In this case, 5V voltage is output as the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400. Since the intermittent operation is enabled when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 5V (S511), the switching power supply circuit 400 performs not only continuous operation but also intermittent operation according to the state of the load. Specifically, when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 5V, an intermittent operation is performed in a light load state and a continuous operation is performed in a heavy load state. The power supply voltage V12 is input to the feedback unit 116, and the FB terminal voltage output from the feedback unit 116 to the control unit 101 varies depending on the load state. Therefore, the control unit 101 determines whether the light load state or the heavy load state is based on the FB terminal voltage.

(第2の制御シーケンス)
図6(B)は、本実施例の制御部101によるスイッチング電源回路400の第2の制御シーケンスを説明するフローチャートである。尚、図6(B)で説明するフローチャートでも、24VOUT信号とSTANBY信号は接続されているものとする。制御部101は、スイッチング電源回路400に電力が供給される状態になると第2の制御シーケンスを開始する。S521で制御部101は、スイッチング電源回路400が常に間欠動作を行うように制御する。尚、S512、S513は既に説明したため説明を省略する。
(Second control sequence)
FIG. 6B is a flowchart for explaining a second control sequence of the switching power supply circuit 400 by the control unit 101 of this embodiment. In the flowchart described with reference to FIG. 6B, it is assumed that the 24VOUT signal and the STANDBY signal are connected. The control unit 101 starts the second control sequence when power is supplied to the switching power supply circuit 400. In S521, the control unit 101 controls the switching power supply circuit 400 to always perform an intermittent operation. Since S512 and S513 have already been described, description thereof will be omitted.

図6(B)の場合、スイッチング電源回路400の電源電圧V12として24V電圧を出力する要求がない場合、即ち、5V電圧を出力する場合、常に間欠動作で制御される(S521、表1)。図6(B)の制御は、例えば、5V電圧を出力しているときには重負荷状態がない、言い換えれば、必ず軽負荷状態となっているような仕様の電源装置等に適用できる。5V電圧を出力しているときに必ず軽負荷状態となっている電源装置の場合、制御部101は、SL端子電圧に基づいて軽負荷状態を判断できる。即ち、このような仕様の電源装置では、間欠動作すべき軽負荷状態を、SL端子電圧のみで判断できる。尚、スイッチング電源回路400の電源電圧V12が24V電圧の場合は、図6(A)と同様であり、説明を省略する。   In the case of FIG. 6B, when there is no request to output 24V voltage as the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400, that is, when 5V voltage is output, control is always performed in an intermittent operation (S521, Table 1). The control in FIG. 6B can be applied to, for example, a power supply device having a specification in which there is no heavy load state when a 5V voltage is output, in other words, a light load state is always obtained. In the case of a power supply device that is always in a light load state when outputting a 5 V voltage, the control unit 101 can determine the light load state based on the SL terminal voltage. That is, in the power supply device having such specifications, the light load state to be intermittently operated can be determined only by the SL terminal voltage. In addition, when the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 24V, it is the same as that in FIG.

尚、図6(A)及び図6(B)の制御を行う場合、24VOUT信号と、STANBY信号は接続されている。このため、切り替え制御部118の代わりにトランスT1の一次側にフライバック電圧を検出するための補助巻線(不図示)を設けて、補助巻線の電圧を検知する構成としてもよい。これにより、二次側の電源電圧V12の状態(24V電圧を出力している状態か、5V電圧を出力している状態か)を判別してもよい。   Note that in the case of performing the control in FIGS. 6A and 6B, the 24VOUT signal and the STANDBY signal are connected. Therefore, instead of the switching control unit 118, an auxiliary winding (not shown) for detecting a flyback voltage may be provided on the primary side of the transformer T1, and the voltage of the auxiliary winding may be detected. Accordingly, the state of the power supply voltage V12 on the secondary side (a state in which a 24V voltage is output or a state in which a 5V voltage is output) may be determined.

(24VOUT信号とSTANBY信号が分離されている場合)
(第3の制御シーケンス)
図6(C)は本実施例の制御部101によるスイッチング電源回路400の第3の制御シーケンスを説明するフローチャートである。尚、図6(C)で説明するフローチャートでは、24VOUT信号とSTANBY信号は分離されているものとする。即ち、図6(C)の第3の制御シーケンスでは、24VOUT信号とSTANBY信号は連動しておらず、それぞれ独立にハイレベル又はローレベルの信号となる。制御部101は、スイッチング電源回路400に電力が供給される状態になると第3の制御シーケンスを開始する。
(When 24VOUT signal and STANBY signal are separated)
(Third control sequence)
FIG. 6C is a flowchart for explaining a third control sequence of the switching power supply circuit 400 by the control unit 101 of this embodiment. In the flowchart described with reference to FIG. 6C, it is assumed that the 24VOUT signal and the STANBY signal are separated. That is, in the third control sequence shown in FIG. 6C, the 24VOUT signal and the STANBY signal are not linked to each other and are independently a high level signal or a low level signal. The control unit 101 starts the third control sequence when power is supplied to the switching power supply circuit 400.

S511で制御部101は、間欠動作を有効な状態とする。S532で制御部101は、SL端子電圧に基づきスイッチング電源回路400にスタンバイ状態(スタンバイモード)への移行の要求があるか否かを判断する。S532で制御部101は、スタンバイ状態への移行の要求があると判断した場合S513の処理に進み、間欠動作を無効とする。S532で制御部101は、スタンバイ状態への移行の要求がない、即ち、スリープ状態であると判断した場合S511の処理に戻り、間欠動作を有効な状態で保持する。   In step S511, the control unit 101 sets the intermittent operation to a valid state. In S532, the control unit 101 determines whether or not the switching power supply circuit 400 has a request for transition to the standby state (standby mode) based on the SL terminal voltage. If the control unit 101 determines in S532 that there is a request for transition to the standby state, the control unit 101 proceeds to the process of S513 and invalidates the intermittent operation. In S532, when the control unit 101 determines that there is no request for transition to the standby state, that is, the sleep state, the control unit 101 returns to the process of S511 and holds the intermittent operation in an effective state.

ここで、表2は、図6(C)と図6(D)を説明する表である。表1の一列目の「C」は図6(C)に、「D」は図6(D)に対応している。その他は表1と同様であり、説明を省略する。   Here, Table 2 is a table for explaining FIGS. 6C and 6D. “C” in the first column of Table 1 corresponds to FIG. 6C, and “D” corresponds to FIG. 6D. Others are the same as in Table 1, and a description thereof is omitted.

Figure 2017017846
Figure 2017017846

図6(C)の場合、スイッチング電源回路400の電源電圧V12が24V電圧か5V電圧かに拘らず、大電力を出力する可能性がある場合にはハイレベルのSTANBY信号が切り替え制御部118に入力される。制御部101は、SL端子電圧に基づきスタンバイモードであると判断した場合、間欠動作を無効にする。この場合、制御部101は、スタンバイ状態では間欠動作を行わず、軽負荷状態、重負荷状態によらずスイッチング電源回路400を連続動作とする。これにより、スイッチング電源回路400の応答性を高めることができる。一方、スイッチング電源回路400がスタンバイ状態に移行する要求がない場合、S511で間欠動作が有効とされる。この場合、スイッチング電源回路400はスリープ状態となる。スイッチング電源回路400がスリープ状態の場合、間欠動作が有効とされるため、スイッチング電源回路400は、負荷の状態に応じて連続動作だけでなく間欠動作を行う。具体的には、スイッチング電源回路400がスリープ状態の場合、軽負荷状態では間欠動作を行い、重負荷状態では連続動作を行う。   In the case of FIG. 6C, a high-level STANBY signal is sent to the switching control unit 118 when there is a possibility of outputting large power regardless of whether the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 24V voltage or 5V voltage. Entered. When the control unit 101 determines that the standby mode is set based on the SL terminal voltage, the control unit 101 invalidates the intermittent operation. In this case, the control unit 101 does not perform the intermittent operation in the standby state, and makes the switching power supply circuit 400 operate continuously regardless of the light load state or the heavy load state. Thereby, the responsiveness of the switching power supply circuit 400 can be improved. On the other hand, if there is no request for the switching power supply circuit 400 to enter the standby state, the intermittent operation is validated in S511. In this case, the switching power supply circuit 400 enters a sleep state. Since the intermittent operation is enabled when the switching power supply circuit 400 is in the sleep state, the switching power supply circuit 400 performs not only continuous operation but also intermittent operation according to the load state. Specifically, when the switching power supply circuit 400 is in a sleep state, an intermittent operation is performed in a light load state, and a continuous operation is performed in a heavy load state.

(第4の制御シーケンス)
図6(D)は、本実施例の制御部101によるスイッチング電源回路400の第4の制御シーケンスを説明するフローチャートである。尚、図6(D)で説明するフローチャートでは、図6(C)同様に、24VOUT信号とSTANBY信号は分離されているものとする。制御部101は、スイッチング電源回路400に電力が供給される状態になると第4の制御シーケンスを開始する。図6(D)の構成は、図6(B)と図6(C)で説明した処理の組み合わせであるため、説明は省略する。
(Fourth control sequence)
FIG. 6D is a flowchart for explaining a fourth control sequence of the switching power supply circuit 400 by the control unit 101 of this embodiment. In the flowchart described with reference to FIG. 6D, it is assumed that the 24VOUT signal and the STANBY signal are separated as in FIG. 6C. The control unit 101 starts the fourth control sequence when power is supplied to the switching power supply circuit 400. The configuration in FIG. 6D is a combination of the processes described in FIG. 6B and FIG.

図6(D)の場合、スイッチング電源回路400の電源電圧V12が24V電圧か5V電圧かに拘らず、スイッチング電源回路400のモードに応じて常に間欠動作で制御されるか、間欠動作が無効とされるかが決定される。図6(D)の場合、スイッチング電源回路400がスタンバイモードに移行する要求がない場合、即ち、スリープ状態である場合、常に間欠動作で制御される(S521)。図6(D)の制御は、スリープ状態となっている場合に必ず軽負荷状態となっているような仕様の電源装置等に適用できる。スリープ状態となっているときに必ず軽負荷状態となっている電源装置の場合、制御部101はSL端子電圧に基づいて軽負荷状態を判断できる。尚、スイッチング電源回路400がスタンバイモードの場合は、図6(C)と同様であり、説明を省略する。   In the case of FIG. 6D, regardless of whether the power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 is 24V voltage or 5V voltage, the switching power supply circuit 400 is always controlled by intermittent operation according to the mode of the switching power supply circuit 400, or the intermittent operation is invalid. It is decided whether to do it. In the case of FIG. 6D, when there is no request for the switching power supply circuit 400 to enter the standby mode, that is, when it is in the sleep state, it is always controlled by intermittent operation (S521). The control in FIG. 6D can be applied to a power supply device or the like having a specification such that the light load state is always in the sleep state. In the case of a power supply device that is always in a light load state when in the sleep state, the control unit 101 can determine the light load state based on the SL terminal voltage. Note that the case where the switching power supply circuit 400 is in the standby mode is the same as that in FIG.

このように、スイッチング電源回路400の軽負荷状態を判断する手段は、実施例1で説明した、制御部101のFB端子電圧を利用する手段に限定されない。本実施例のスイッチング電源回路400で説明したように、外部から供給されるSTANBY信号等を用いてもよい。本発明は、いずれかの手段を用いてスイッチング電源回路400が軽負荷状態であると判断した場合に、間欠動作を行う制御方法に特徴を有している。   Thus, the means for determining the light load state of the switching power supply circuit 400 is not limited to the means using the FB terminal voltage of the control unit 101 described in the first embodiment. As described in the switching power supply circuit 400 of this embodiment, a STANBY signal supplied from the outside may be used. The present invention is characterized by a control method for performing an intermittent operation when it is determined that the switching power supply circuit 400 is in a light load state using any means.

本実施例のスイッチング電源回路400は、スイッチング電源回路100の特徴に加えて、下記の特徴を有している。
・スイッチング電源回路400の電源電圧V12を複数の電圧(24V電圧と5V電圧)に設定できる。
・スイッチング電源回路400はスタンバイ状態とスリープ状態等の複数の状態を有する。
・スタンバイ状態(24V電圧を出力する状態)ではスイッチング電源回路400の間欠動作を無効にする。
・スリープ状態(5V電圧を出力する状態)ではスイッチング電源回路400の間欠動作を有効にする。又は、スイッチング電源回路400を常に間欠動作で制御する。
In addition to the characteristics of the switching power supply circuit 100, the switching power supply circuit 400 of this embodiment has the following characteristics.
The power supply voltage V12 of the switching power supply circuit 400 can be set to a plurality of voltages (24V voltage and 5V voltage).
The switching power supply circuit 400 has a plurality of states such as a standby state and a sleep state.
In the standby state (a state in which a 24V voltage is output), the intermittent operation of the switching power supply circuit 400 is invalidated.
In the sleep state (a state in which a 5 V voltage is output), the intermittent operation of the switching power supply circuit 400 is enabled. Alternatively, the switching power supply circuit 400 is always controlled by an intermittent operation.

以上、本実施例によれば、アクティブクランプ方式の電源装置における軽負荷時の電力効率を改善することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to improve the power efficiency at the time of light load in the active clamp type power supply device.

実施例1、2で説明した電源装置であるスイッチング電源回路は、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、2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 switching power supply circuit that is the power supply apparatus described in the first and second embodiments can be applied as 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. The configuration of the image forming apparatus to which the power supply apparatus according to the first and second embodiments is applied will be described below.

[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7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500を備えている。尚、実施例1、2の電源装置500を適用可能な画像形成装置は、図7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. 7 shows a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an electrophotographic printer. The laser beam printer 300 includes a photosensitive drum 311 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit 317 (charging unit) that uniformly charges the photosensitive drum 311, and an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 311. A developing unit 312 (developing unit) that develops an image with toner is provided. The toner image developed on the photosensitive drum 311 is transferred to a sheet (not shown) as a recording material supplied from the cassette 316 by a transfer unit 318 (transfer means), and the toner image transferred to the sheet is fixed to the fixing device 314. Then, the toner is fixed and discharged onto the tray 315. The photosensitive drum 311, the charging unit 317, the developing unit 312, and the transfer unit 318 are image forming units. The laser beam printer 300 includes the power supply device 500 described in the first to third embodiments. Note that the image forming apparatus to which the power supply device 500 according to the first and second embodiments can be applied is not limited to that illustrated in FIG. 7, and may be an image forming apparatus including a plurality of image forming units, for example. Further, the image forming apparatus may include a primary transfer unit that transfers the toner image on the photosensitive drum 311 to the intermediate transfer belt and a secondary transfer unit that transfers the toner image on the intermediate transfer belt to the sheet.

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、2に記載の電源装置500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、2に記載の電源装置500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。本実施例の電源装置500が実施例1のスイッチング電源回路100である場合、制御部101は、FB端子電圧に基づいて、間欠動作を行う。この場合、実施例1で説明したように、制御部101は、スイッチング期間からスイッチング停止期間に移行する際には、停止前制御を行い、スイッチング停止期間からスイッチング期間に移行する際には、停止後制御を行う。これにより、電源装置500の軽負荷時の電力効率を改善することができる。   The laser beam printer 300 includes a controller 320 that controls an image forming operation by the image forming unit and a sheet conveying operation. The power supply device 500 according to the first and second embodiments supplies power to the controller 320, for example. . The power supply device 500 described in the first and second embodiments supplies power to a driving unit such as a motor for rotating the photosensitive drum 311 or driving various rollers for conveying the sheet. When the power supply device 500 of the present embodiment is the switching power supply circuit 100 of the first embodiment, the control unit 101 performs an intermittent operation based on the FB terminal voltage. In this case, as described in the first embodiment, the control unit 101 performs pre-stop control when shifting from the switching period to the switching stop period, and stops when shifting from the switching stop period to the switching period. Perform post-control. Thereby, the power efficiency at the time of the light load of the power supply device 500 can be improved.

また、本実施例の画像形成装置は、通常動作モード、スタンバイモード又はスリープモードで動作することが可能となっている。スタンバイモードは、画像形成動作を行う通常動作モードよりも消費する電力を低減させつつ、印刷指示を受信したらすぐに画像形成動作を実施できる状態となるモードである。スリープモードは、スタンバイモードより更に消費する電力を低減させた状態となるモードである。電源装置500が実施例2のスイッチング電源回路400である場合、例えば、コントローラ320は、スイッチング電源回路400に20VOUT信号やSTANBY信号を出力する。スイッチング電源回路400は、表1、表2等で説明したように、制御部101によりSL端子電圧に基づいて、軽負荷状態時に間欠動作を行う。尚、制御部101は、実施例1で説明した間欠動作の制御を実施する。これにより、電源装置500の軽負荷時の電力効率を改善することができる。   The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment can operate in a normal operation mode, a standby mode, or a sleep mode. The standby mode is a mode in which the image forming operation can be performed as soon as a print instruction is received while reducing power consumption compared to the normal operation mode in which the image forming operation is performed. The sleep mode is a mode in which power consumption is further reduced compared to the standby mode. When the power supply device 500 is the switching power supply circuit 400 according to the second embodiment, for example, the controller 320 outputs a 20VOUT signal or a STANBY signal to the switching power supply circuit 400. The switching power supply circuit 400 performs an intermittent operation in a light load state by the control unit 101 based on the SL terminal voltage as described in Tables 1 and 2 and the like. Note that the control unit 101 controls the intermittent operation described in the first embodiment. Thereby, the power efficiency at the time of the light load of the power supply device 500 can be improved.

以上、本実施例によれば、アクティブクランプ方式の電源装置における軽負荷時の電力効率を改善することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to improve the power efficiency at the time of light load in the active clamp type power supply device.

T1 トランス
FET1 第1スイッチ
FET2 第2スイッチ
C2 電圧クランプ用コンデンサ
101 制御部(CPU)
115 フィードバック部
T1 transformer FET1 first switch FET2 second switch C2 voltage clamp capacitor 101 control unit (CPU)
115 Feedback section

Claims (15)

一次巻線及び二次巻線を有するトランスと、
前記トランスの前記一次巻線に直列に接続された第一のスイッチング素子と、
前記トランスの前記一次巻線に並列に接続された第二のスイッチング素子と、
前記第二のスイッチング素子に直列に接続され、前記第二のスイッチング素子とともに前記トランスの前記一次巻線に並列に接続されたコンデンサと、
前記トランスの前記二次巻線に誘起された電圧に応じた情報を出力するフィードバック手段と、
前記フィードバック手段から入力された前記情報に基づいて、前記第一のスイッチング素子及び前記第二のスイッチング素子のオン又はオフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子をともにオフさせるデッドタイムを挟んで前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子を交互にオン又はオフさせるスイッチング動作を行う第一の期間と、前記スイッチング動作を停止させる第二の期間と、を交互に繰り返す動作を行うことが可能である電源装置であって、
前記制御手段は、前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際に、前記第二のスイッチング素子をオンしてから前記第二の期間に移行し、前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際にも、前記第二のスイッチング素子をオンしてから前記第一の期間に移行することを特徴とする電源装置。
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A first switching element connected in series to the primary winding of the transformer;
A second switching element connected in parallel to the primary winding of the transformer;
A capacitor connected in series to the second switching element, and connected in parallel to the primary winding of the transformer together with the second switching element;
Feedback means for outputting information according to the voltage induced in the secondary winding of the transformer;
Control means for controlling on or off of the first switching element and the second switching element based on the information input from the feedback means;
With
The control means performs a switching operation for alternately turning on or off the first switching element and the second switching element with a dead time for turning off both the first switching element and the second switching element. A power supply device capable of performing an operation of alternately repeating a first period to be performed and a second period for stopping the switching operation,
When the control means shifts from the first period to the second period, the control means shifts to the second period after turning on the second switching element, and from the second period to the second period. Also when shifting to the one period, the power supply device shifts to the first period after turning on the second switching element.
前記制御手段は、
前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際、及び、前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際に、前記第二の期間が継続する時間よりも短い時間で前記第二のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
The control means includes
When shifting from the first period to the second period, and when shifting from the second period to the first period, the second period is shorter than the duration of the period. The power supply device according to claim 1, wherein the second switching element is turned on.
前記制御手段は、
前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際、及び、前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際に、前記第一の期間で前記第二のスイッチング素子をオンさせた時間よりも短い時間で前記第二のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
The control means includes
When shifting from the first period to the second period and when shifting from the second period to the first period, the second switching element is turned on in the first period. The power supply device according to claim 2, wherein the second switching element is turned on in a time shorter than a predetermined time.
前記制御手段は、
前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際に、前記第一の期間で前記第二のスイッチング素子をオンさせた時間の半分以下の時間で前記第二のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
The control means includes
When shifting from the first period to the second period, the second switching element is turned on in a time that is half or less of the time during which the second switching element is turned on in the first period. The power supply device according to claim 3.
前記制御手段は、
前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際に、前記第一の期間で前記第二のスイッチング素子をオンさせた時間の半分よりも短い時間で前記第二のスイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項3又は4に記載の電源装置。
The control means includes
When shifting from the second period to the first period, the second switching element is turned on in a time shorter than half of the time during which the second switching element was turned on in the first period. The power supply device according to claim 3 or 4, wherein
前記コンデンサは、前記第一の期間から前記第二の期間に移行する際に、前記第二のスイッチング素子がオンされることにより充電され、前記第二の期間では前記充電された状態が保持されることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。   The capacitor is charged when the second switching element is turned on when shifting from the first period to the second period, and the charged state is maintained in the second period. The power supply device according to claim 4. 前記コンデンサは、前記第二の期間から前記第一の期間に移行する際に、前記第二のスイッチング素子がオンされることにより放電されることを特徴とする請求項6に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 6, wherein the capacitor is discharged when the second switching element is turned on when the second period is shifted to the first period. 前記制御手段は、少なくとも前記フィードバック手段から入力された前記情報に基づいて、前記第一の期間から前記第二の期間へ、又は、前記第二の期間から前記第一の期間へ、移行することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電源装置。   The control means shifts from the first period to the second period or from the second period to the first period based on at least the information input from the feedback means. The power supply device according to any one of claims 1 to 7, wherein: 前記制御手段は、前記フィードバック手段から入力された前記情報と、前記第二の期間が継続される時間と、に基づいて、前記第二の期間から前記第一の期間へ移行することを特徴とする請求項8に記載の電源装置。   The control means shifts from the second period to the first period based on the information input from the feedback means and a time during which the second period is continued. The power supply device according to claim 8. 記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
請求項1から請求項9のいずれか1項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;
The power supply device according to any one of claims 1 to 9,
An image forming apparatus comprising:
第一の電圧又は前記第一の電圧よりも低い第二の電圧を出力するように前記電源装置を制御する制御部を備え、
前記制御手段は、
前記制御部から前記第一の電圧を出力するように制御された場合には、前記第一の期間が連続する動作を行うように制御し、
前記制御部から前記第二の電圧を出力するように制御された場合には、前記電源装置が電力を供給する負荷の状態に応じて前記第一の期間が連続する動作又は前記第一の期間と前記第二の期間が交互に繰り返される動作を行うように制御することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
A control unit that controls the power supply device to output a first voltage or a second voltage lower than the first voltage;
The control means includes
When controlled to output the first voltage from the control unit, control to perform an operation in which the first period continues,
When the control unit is controlled to output the second voltage, the operation in which the first period continues according to the state of the load to which the power supply device supplies power or the first period The image forming apparatus according to claim 10, wherein the control is performed so as to perform an operation in which the second period and the second period are alternately repeated.
第一の電圧又は前記第一の電圧よりも低い第二の電圧を出力するように前記電源装置を制御する制御部を備え、
前記制御手段は、
前記制御部から前記第一の電圧を出力するように制御された場合には、前記第一の期間が連続する動作を行うように制御し、
前記制御部から前記第二の電圧を出力するように制御された場合には、前記第一の期間と前記第二の期間が交互に繰り返される動作を行うように制御することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
A control unit that controls the power supply device to output a first voltage or a second voltage lower than the first voltage;
The control means includes
When controlled to output the first voltage from the control unit, control to perform an operation in which the first period continues,
The control is performed so as to perform an operation in which the first period and the second period are alternately repeated when the control unit is controlled to output the second voltage. Item 15. The image forming apparatus according to Item 10.
所定の電力を消費する第一のモード又は前記第一のモードよりも消費する電力が低い第二のモードで動作するように前記電源装置を制御する制御部を備え、
前記制御手段は、
前記制御部から前記第一のモードで動作するように制御された場合には、前記第一の期間が連続する動作を行うように制御し、
前記制御部から前記第二のモードで動作するように制御された場合には、前記電源装置が電力を供給する負荷の状態に応じて前記第一の期間が連続する動作又は前記第一の期間と前記第二の期間が交互に繰り返される動作を行うように制御することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
A controller that controls the power supply device to operate in a first mode that consumes predetermined power or a second mode that consumes less power than the first mode;
The control means includes
When the control unit is controlled to operate in the first mode, the control is performed to perform the operation in which the first period continues,
When the control unit is controlled to operate in the second mode, an operation in which the first period continues according to a state of a load to which the power supply device supplies power or the first period The image forming apparatus according to claim 10, wherein the control is performed so as to perform an operation in which the second period and the second period are alternately repeated.
所定の電力を消費する第一のモード又は前記第一のモードよりも消費する電力が低い第二のモードで動作するように前記電源装置を制御する制御部を備え、
前記制御手段は、
前記制御部から前記第一のモードで動作するように制御された場合には、前記第一の期間が連続する動作を行うように制御し、
前記制御部から前記第二のモードで動作するように制御された場合には、前記第一の期間と前記第二の期間が交互に繰り返される動作を行うように制御することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
A controller that controls the power supply device to operate in a first mode that consumes predetermined power or a second mode that consumes less power than the first mode;
The control means includes
When the control unit is controlled to operate in the first mode, the control is performed to perform the operation in which the first period continues,
The control unit performs control so as to perform an operation in which the first period and the second period are alternately repeated when the control unit is controlled to operate in the second mode. Item 15. The image forming apparatus according to Item 10.
前記制御手段は、少なくとも前記フィードバック手段から入力された前記情報に基づいて、前記電源装置が電力を供給する負荷の状態を判断することを特徴とする請求項11又は請求項13に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 11, wherein the control unit determines a state of a load to which the power supply device supplies power based on at least the information input from the feedback unit. apparatus.
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