JP2021069254A - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

To prevent an increase in disturbance voltage due to a switching noise with a simple circuit configuration.SOLUTION: A power supply device comprises: a transformer 206 that has primary windings 206a, 206b that are connected in series, and secondary winding 206c; a diode bridge 203 that has output terminals 203c, 203d and rectifies an AC voltage; a series circuit that is connected between the output terminal 203c and a connecting point at which the primary winding 206a and the primary winding 206b are connected, in which an inductor 204 and a diode 205 are connected in series; a FET 208 that is connected to the primary winding 206b at one end and connected to the output terminal 203d at the other end, and can be switched to an on state or an off state; an electrolytic capacitor 207 that is connected to the primary winding 206a at one end and connected to the output terminal 203d at the other end; and a bypass capacitor 211 that is connected to the output terminal 203c at one end and connected to the primary winding 206a at the other end.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ノイズ放出を抑制した電源装置、及び電源装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that suppresses noise emission and an image forming device including the power supply device.

コンセントを介して商用交流電源から供給される電力を有効に利用するとともに、高周波ノイズを抑制する目的で、力率改善回路を備える電源装置が使用されることがある。力率改善回路を備える電源装置には、力率が100%に近い特性を有する専用電源装置と、力率が90%前後の1つのコンバータで構成される簡易な電源装置と、に大別される。例えば、特許文献1では、1つのコンバータで力率を改善した力率改善回路を備えたスイッチング電源装置が提案されている。 A power supply device equipped with a power factor improving circuit may be used for the purpose of effectively utilizing the power supplied from the commercial AC power supply via the outlet and suppressing high-frequency noise. Power supply devices equipped with a power factor improvement circuit are roughly classified into a dedicated power supply device having a power factor close to 100% and a simple power supply device composed of one converter having a power factor of about 90%. To. For example, Patent Document 1 proposes a switching power supply device including a power factor improving circuit in which the power factor is improved by one converter.

特開2002−247843号公報.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-247843.

上述した特許文献1で提案されたスイッチング電源装置では、スイッチング素子から発生する高周波ノイズを除去するバイパス用コンデンサが、ダイオードブリッジの出力側の端子間に並列に接続された構成となっており、次のような課題を有している。高周波ノイズがプリント基板のパターン配線に流れると、パターン配線が有するインピーダンスにより、電圧リップルが生じる。そして、バイパス用コンデンサがダイオードブリッジの出力側の端子間に接続された構成の場合には、ダイオードブリッジの入力側にも電圧リップルが伝達され、雑音端子電圧が上昇しやすい。また、特にグランド(GND)ライン側に高周波ノイズが発生すると、スイッチング電源装置を制御する制御ICのグランド端子にも高周波ノイズが生じ、グランド端子から入力した高周波ノイズにより制御ICが誤動作するおそれがある。更に、特許文献1で提案されたスイッチング電源装置では、商用交流電源からの入力電圧が、フィルタ回路を介してダイオードブリッジに直接印加される。そのため、バイパス用コンデンサには入力電圧のピーク電圧以上の耐圧を有するコンデンサが必要となり、コストアップとなるといった課題を有している。 In the switching power supply device proposed in Patent Document 1 described above, a bypass capacitor that removes high-frequency noise generated from the switching element is connected in parallel between the terminals on the output side of the diode bridge. It has such a problem. When high-frequency noise flows through the pattern wiring of the printed circuit board, voltage ripple occurs due to the impedance of the pattern wiring. When the bypass capacitor is connected between the terminals on the output side of the diode bridge, the voltage ripple is also transmitted to the input side of the diode bridge, and the noise terminal voltage tends to rise. Further, especially when high frequency noise is generated on the ground (GND) line side, high frequency noise is also generated in the ground terminal of the control IC that controls the switching power supply device, and the control IC may malfunction due to the high frequency noise input from the ground terminal. .. Further, in the switching power supply device proposed in Patent Document 1, the input voltage from the commercial AC power supply is directly applied to the diode bridge via the filter circuit. Therefore, the bypass capacitor needs to have a withstand voltage equal to or higher than the peak voltage of the input voltage, which has a problem of increasing the cost.

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、簡易な回路構成で、スイッチングノイズによる雑音端子電圧の上昇を抑制することを目的とする。 The present invention has been made under such a situation, and an object of the present invention is to suppress an increase in noise terminal voltage due to switching noise with a simple circuit configuration.

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes the following configurations.

(1)直列に接続された第一の一次巻線及び第二の一次巻線と、二次巻線とを有するトランスと、第一の出力端子及び第二の出力端子を有し、交流電圧を整流する整流回路と、インダクタと整流素子とが直列に接続された直列回路であって、前記第一の出力端子と前記第一の一次巻線の一端と前記第二の一次巻線の一端とが接続された接続点との間に接続された前記直列回路と、一端が前記第二の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続され、オン状態又はオフ状態に切り替えられるスイッチング素子と、一端が前記第一の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続された第一のコンデンサと、一端が前記第一の出力端子に接続され、他端が前記第一の一次巻線の他端に接続された第二のコンデンサと、を備えることを特徴とする電源装置。 (1) A transformer having a first primary winding, a second primary winding, and a secondary winding connected in series, a first output terminal, and a second output terminal, and an AC voltage. A series circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding. The series circuit connected between the and the connection point, one end of which is connected to the other end of the second primary winding, and the other end of which is connected to the second output terminal, and is in the ON state. Alternatively, a switching element that can be switched to the off state, a first capacitor whose one end is connected to the other end of the first primary winding and the other end is connected to the second output terminal, and one end is the first. A power supply device including a second capacitor connected to an output terminal of the above and the other end connected to the other end of the first primary winding.

(2)シートに画像形成を行う画像形成手段と、前記画像形成手段に電力を供給する電源装置と、を備える画像形成装置であって、前記電源装置は、直列に接続された第一の一次巻線及び第二の一次巻線と、二次巻線とを有するトランスと、第一の出力端子及び第二の出力端子を有し、交流電圧を整流する整流回路と、インダクタと整流素子とが直列に接続された直列回路であって、前記第一の出力端子と前記第一の一次巻線の一端と前記第二の一次巻線の一端とが接続された接続点との間に接続された前記直列回路と、一端が前記第二の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続され、オン状態又はオフ状態に切り替えられるスイッチング素子と、一端が前記第一の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続された第一のコンデンサと、一端が前記第一の出力端子に接続され、他端が前記第一の一次巻線の他端に接続された第二のコンデンサと、を有することを特徴とする画像形成装置。 (2) An image forming apparatus including an image forming means for forming an image on a sheet and a power supply device for supplying power to the image forming means, wherein the power supply device is a first primary connected in series. A transformer having a winding, a second primary winding, and a secondary winding, a rectifier circuit having a first output terminal and a second output terminal to rectify an AC voltage, an inductor, and a rectifying element. Is a series circuit connected in series, and is connected between the first output terminal, one end of the first primary winding, and the connection point to which one end of the second primary winding is connected. The series circuit, one end is connected to the other end of the second primary winding, the other end is connected to the second output terminal, and one end is a switching element that can be switched on or off. A first capacitor connected to the other end of the first primary winding and the other end connected to the second output terminal, one end connected to the first output terminal, and the other end connected to the first output terminal. An image forming apparatus comprising: a second capacitor connected to the other end of the first primary winding.

本発明によれば、簡易な回路構成で、スイッチングノイズによる雑音端子電圧の上昇を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the noise terminal voltage due to switching noise with a simple circuit configuration.

実施例のレーザビームプリンタの概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows the schematic structure of the laser beam printer of an Example 実施例のスイッチング電源装置の回路図Circuit diagram of the switching power supply device of the embodiment 実施例のスイッチング電源装置の電流ルートを説明する図The figure explaining the current route of the switching power supply device of an Example.

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明を適用したスイッチング電源装置を備える電子機器の一例である画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明が適用可能な電子機器は、画像形成装置に限るものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below will be described by taking as an example an image forming apparatus which is an example of an electronic device provided with a switching power supply device to which the present invention is applied. However, an electronic device to which the present invention can be applied is an image. It is not limited to the forming device.

[画像形成装置の構成]
図1は、本発明が適用された電源装置を備える画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタ100(以下、プリンタ100という)の構成を示す概略構成図である。プリンタ100は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム101、感光ドラム101の表面を一様な電位に帯電する帯電部102、感光ドラム101の表面をレーザ光で走査し、静電潜像を形成する露光装置109を備えている。更に、プリンタ100は、図中、矢印方向に回転する感光ドラム101上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて現像する現像部103を備えている。また、露光装置109は、画像情報に応じてレーザ光を出射するレーザダイオード109aと、レーザダイオード109aから出射されたレーザ光を偏向する回転多面鏡109bを有している。回転多面鏡109bにより偏向されたレーザ光は、光学レンズ、折り返しミラーを経由して、感光ドラム101上に照射され、感光ドラム101上に静電潜像が形成される。
[Configuration of image forming apparatus]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a laser beam printer 100 (hereinafter referred to as a printer 100) as an example of an image forming apparatus including a power supply device to which the present invention is applied. The printer 100 scans the surface of the photosensitive drum 101 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, the charging unit 102 that charges the surface of the photosensitive drum 101 to a uniform potential, and the surface of the photosensitive drum 101 with a laser beam. An exposure device 109 for forming an electrostatic latent image is provided. Further, the printer 100 includes a developing unit 103 that develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101 that rotates in the direction of the arrow in the drawing by adhering toner. Further, the exposure apparatus 109 includes a laser diode 109a that emits a laser beam according to image information, and a rotating multifaceted mirror 109b that deflects the laser beam emitted from the laser diode 109a. The laser beam deflected by the rotating multifaceted mirror 109b is irradiated onto the photosensitive drum 101 via an optical lens and a folded mirror, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 101.

そして、プリンタ100は、感光ドラム101上に形成されたトナー像を転写部105で給紙カセット104から供給されたシートSに転写し、トナー像が転写されたシートSは、定着器106に搬送される。定着器106は、内部にヒータを有し、シートS上のトナーを加熱する定着ローラ106bと、定着ローラ106bとの間に挟持されたシートSを加圧する加圧ローラ106aとを有し、シートS上のトナー像を加熱、加圧して、シートSに定着させる。トナー像が定着されたシートSは搬送され、トレイ107に排出される。このようにシートに画像形成を行う感光ドラム101、帯電部102、現像部103、転写部105が、画像形成部(画像形成手段)を構成している。 Then, the printer 100 transfers the toner image formed on the photosensitive drum 101 to the sheet S supplied from the paper feed cassette 104 by the transfer unit 105, and the sheet S to which the toner image is transferred is conveyed to the fixing device 106. Will be done. The fuser 106 has a fixing roller 106b that has a heater inside and heats the toner on the sheet S, and a pressurizing roller 106a that pressurizes the sheet S sandwiched between the fixing rollers 106b. The toner image on S is heated and pressurized to be fixed on the sheet S. The sheet S on which the toner image is fixed is conveyed and discharged to the tray 107. The photosensitive drum 101, the charging unit 102, the developing unit 103, and the transfer unit 105 that form an image on the sheet in this way constitute an image forming unit (image forming means).

また、レーザビームプリンタ100は低電圧電源装置108を備え、低電圧電源装置108はモータ等の駆動部や制御部110に電力を供給する。制御部110は、画像形成部による画像形成動作やシートSの搬送動作を制御する。また、制御部110は、シートSに画像形成を行う場合には、画像形成に先立ち、定着器106のヒータに商用交流電源から電力供給を行う制御を行い、定着ローラ106bの温度がトナー像の定着に適切な温度となるように、温度制御を行う。 Further, the laser beam printer 100 includes a low-voltage power supply device 108, and the low-voltage power supply device 108 supplies electric power to a drive unit such as a motor and a control unit 110. The control unit 110 controls the image forming operation and the sheet S conveying operation by the image forming unit. Further, when forming an image on the sheet S, the control unit 110 controls to supply power to the heater of the fixing device 106 from a commercial AC power source prior to forming the image, and the temperature of the fixing roller 106b is the temperature of the toner image. The temperature is controlled so that the temperature becomes appropriate for fixing.

[電源装置の構成]
図2は、図1において低電圧電源装置108として説明したスイッチング電源装置200の構成を示す回路図である。図2に示すスイッチング電源装置200は、フィルタ回路202、ダイオードブリッジ203、インダクタ204、ダイオード205、トランス206、スイッチング素子である電界効果トランジスタ(以下、FETという)208を有している。また、スイッチング電源装置200は、第一のコンデンサである電解コンデンサ207(以下、コンデンサ207ともいう)と、第二のコンデンサであるバイパス用コンデンサ211(以下、コンデンサ211ともいう)とを有している。更に、スイッチング電源装置200は、トランス206の二次側にはダイオード209、コンデンサ210を有している。また、トランス206は、一次巻線206a(第一の一次巻線)、206b(第二の一次巻線)、二次巻線206cを有し、一次巻線206a、206bと二次巻線206cの極性は、図中黒丸で示すように互いに逆に設定されている。
[Power supply configuration]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device 200 described as a low voltage power supply device 108 in FIG. The switching power supply device 200 shown in FIG. 2 includes a filter circuit 202, a diode bridge 203, an inductor 204, a diode 205, a transformer 206, and a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 208 which is a switching element. Further, the switching power supply device 200 has an electrolytic capacitor 207 (hereinafter, also referred to as a capacitor 207) which is a first capacitor and a bypass capacitor 211 (hereinafter, also referred to as a capacitor 211) which is a second capacitor. There is. Further, the switching power supply device 200 has a diode 209 and a capacitor 210 on the secondary side of the transformer 206. Further, the transformer 206 has a primary winding 206a (first primary winding), 206b (second primary winding), and a secondary winding 206c, and the primary winding 206a, 206b and the secondary winding 206c. The polarities of are set opposite to each other as shown by black circles in the figure.

図2において、ACプラグ201をコンセントに接続すると、商用交流電源(不図示)から交流電圧がスイッチング電源装置200に入力される。入力された交流電圧は、フィルタ回路202を介して、ダイオードブリッジ203に入力される。ダイオードブリッジ203は、入力側の端子203a、203bと、出力側の端子203c(第一の出力端子)、203d(第二の出力端子)を有する。ダイオードブリッジ203は、入力側の端子203a、203bから入力される交流電圧を全波整流し、出力側の端子203c、203dに出力する。 In FIG. 2, when the AC plug 201 is connected to an outlet, an AC voltage is input to the switching power supply device 200 from a commercial AC power supply (not shown). The input AC voltage is input to the diode bridge 203 via the filter circuit 202. The diode bridge 203 has terminals 203a and 203b on the input side, and terminals 203c (first output terminal) and 203d (second output terminal) on the output side. The diode bridge 203 full-wave rectifies the AC voltage input from the input side terminals 203a and 203b and outputs the AC voltage to the output side terminals 203c and 203d.

整流回路であるダイオードブリッジ203の出力側の端子203cは、コンデンサ211の一端と、インダクタ204の一端に接続されている。コンデンサ211の他端は、電解コンデンサ207の一端と、トランス206の一次巻線206aの一端と、に接続されている。インダクタ204の他端は、ダイオード205のアノード端子に接続され、ダイオード205のカソード端子は、トランス206の一次巻線206bの一端と接続されている。このように、インダクタ204と整流素子であるダイオード205とは直列に接続され、直列回路を構成している。 The output-side terminal 203c of the diode bridge 203, which is a rectifier circuit, is connected to one end of the capacitor 211 and one end of the inductor 204. The other end of the capacitor 211 is connected to one end of the electrolytic capacitor 207 and one end of the primary winding 206a of the transformer 206. The other end of the inductor 204 is connected to the anode terminal of the diode 205, and the cathode terminal of the diode 205 is connected to one end of the primary winding 206b of the transformer 206. In this way, the inductor 204 and the diode 205, which is a rectifying element, are connected in series to form a series circuit.

トランス206の一次巻線206aと一次巻線206bは直列に接続されており、一次巻線206aの一端は、コンデンサ211の他端と接続され、一次巻線206aの他端は、一次巻線206bの一端とダイオード205のカソード端子とに接続されている。一次巻線206bの他端は、FET208のドレイン端子に接続され、FET208のソース端子は、電解コンデンサ207の他端と、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203dと、に接続されている。また、FET208のゲート端子は制御IC(不図示)に接続され、FET208は、制御ICからゲート端子に印加される入力電圧に応じて、オン状態、又はオフ状態に設定される。上述した接続構成により、電解コンデンサ207は、トランス206の直列に接続された一次巻線206a及び一次巻線206bと並列に接続されている。 The primary winding 206a and the primary winding 206b of the transformer 206 are connected in series, one end of the primary winding 206a is connected to the other end of the capacitor 211, and the other end of the primary winding 206a is the primary winding 206b. It is connected to one end of the diode 205 and the cathode terminal of the diode 205. The other end of the primary winding 206b is connected to the drain terminal of the FET 208, and the source terminal of the FET 208 is connected to the other end of the electrolytic capacitor 207 and the terminal 203d on the output side of the diode bridge 203. Further, the gate terminal of the FET 208 is connected to a control IC (not shown), and the FET 208 is set to an on state or an off state according to the input voltage applied from the control IC to the gate terminal. According to the connection configuration described above, the electrolytic capacitor 207 is connected in parallel with the primary winding 206a and the primary winding 206b connected in series with the transformer 206.

また、トランス206の二次巻線206cの一端は、ダイオード209のアノード端子に接続され、カソード端子はコンデンサ210の一端に接続されている。コンデンサ210は、一端はダイオード209のカソード端子に接続され、他端は、トランス206の二次巻線206の他端に接続されている。コンデンサ210の充電電圧は、スイッチング電源装置200の出力電圧Voとして、スイッチング電源装置200に接続された外部負荷に出力される。 Further, one end of the secondary winding 206c of the transformer 206 is connected to the anode terminal of the diode 209, and the cathode terminal is connected to one end of the capacitor 210. One end of the capacitor 210 is connected to the cathode terminal of the diode 209, and the other end is connected to the other end of the secondary winding 206 of the transformer 206. The charging voltage of the capacitor 210 is output to an external load connected to the switching power supply device 200 as the output voltage Vo of the switching power supply device 200.

上述したように、制御IC(不図示)からFET208のゲート端子に印加された電圧に応じて、FET208はオン状態、又はオフ状態となる。FET208がオン状態になると、トランス206の一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧は、電解コンデンサ207の充電電圧を一次巻線206a、206bのそれぞれの巻数により分圧した電圧となる。分圧された電圧は、ダイオード205のカソード端子側の電圧でもある。このとき、分圧された電圧よりも、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cの出力電圧の方が高い場合には、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cから出力電流が、次のような電流ルートで流れる。すなわち、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cからの出力電流は、インダクタ204、ダイオード205、一次巻線206b、FET208を経由して、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203dへと流れる。一方、分圧された電圧の方が、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cの出力電圧よりも高い場合には、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cからの出力電流は流れない。そして、ダイオードブリッジ203の出力電圧は、電解コンデンサ207の充電電圧を一次巻線206a、206bの巻数により分圧した電圧でクランプされる。 As described above, the FET 208 is turned on or off depending on the voltage applied to the gate terminal of the FET 208 from the control IC (not shown). When the FET 208 is turned on, the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b of the transformer 206 are connected divides the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 by the number of turns of the primary windings 206a and 206b, respectively. It becomes the voltage. The divided voltage is also the voltage on the cathode terminal side of the diode 205. At this time, if the output voltage of the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 is higher than the divided voltage, the output current from the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 is the following current. It flows by the route. That is, the output current from the output-side terminal 203c of the diode bridge 203 flows to the output-side terminal 203d of the diode bridge 203 via the inductor 204, the diode 205, the primary winding 206b, and the FET 208. On the other hand, when the divided voltage is higher than the output voltage of the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203, the output current from the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 does not flow. Then, the output voltage of the diode bridge 203 is clamped by a voltage obtained by dividing the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 by the number of turns of the primary windings 206a and 206b.

このように、FET208がオン状態の場合には、トランス206の一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧は、電解コンデンサ207の充電電圧を一次巻線206a、206bの巻数により分圧した電圧である。そのため、一次巻線206aの巻数を一次巻線206bの巻数よりも多くすることで分圧電圧は低くなり、ダイオードブリッジ203の出力電圧がより低い電圧でも、出力側の端子203cから出力電流が流れることになる。また、スイッチング電源装置200に接続された外部負荷(不図示)が略一定であり、出力電圧Voが安定している場合には、電解コンデンサ207の充電電圧は、ほぼ一定の電圧となるため、分圧電圧も略一定の電圧となる。ダイオードブリッジ203では、正弦波である交流電圧を全波整流するため、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cの出力電圧は正弦波状に変化するため、出力電流の波形も略正弦波状に変化することになる。そのため、スイッチング電源装置200は、力率が高い電源特性を得ることができる。 As described above, when the FET 208 is in the ON state, the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b of the transformer 206 are connected is the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 of the primary windings 206a and 206b. It is a voltage divided by the number of turns. Therefore, by increasing the number of turns of the primary winding 206a to be larger than the number of turns of the primary winding 206b, the voltage dividing voltage becomes low, and even if the output voltage of the diode bridge 203 is lower, the output current flows from the terminal 203c on the output side. It will be. Further, when the external load (not shown) connected to the switching power supply device 200 is substantially constant and the output voltage Vo is stable, the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 becomes a substantially constant voltage. The voltage dividing voltage is also a substantially constant voltage. In the diode bridge 203, since the AC voltage which is a sine wave is full-wave rectified, the output voltage of the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 changes in a sine wave shape, so that the waveform of the output current also changes in a substantially sine wave shape. become. Therefore, the switching power supply device 200 can obtain a power supply characteristic having a high power factor.

上述した制御IC(不図示)は、トランス206の出力電圧Voの状態に基づいて、出力電圧Voの電圧値を示すフィードバック信号を出力するフィードバック制御部(不図示)からのフィードバック信号に基づいて、FET208のオン、オフ制御を行う。すなわち、制御ICは、フィードバック信号に基づいて、FET208のオン状態の時間やデューティ(オン状態とオフ状態の時間比)を変化させて、二次巻線206c側に誘起される電圧の制御を行う。トランス206の二次側では、二次巻線206cに誘起される電圧をダイオード209、コンデンサ210で整流平滑することにより、出力電圧Voを安定化させる。 The control IC (not shown) described above is based on a feedback signal from a feedback control unit (not shown) that outputs a feedback signal indicating a voltage value of the output voltage Vo based on the state of the output voltage Vo of the transformer 206. The FET 208 is controlled to be turned on and off. That is, the control IC controls the voltage induced on the secondary winding 206c side by changing the on-state time and duty (time ratio between the on-state and the off-state) of the FET 208 based on the feedback signal. .. On the secondary side of the transformer 206, the output voltage Vo is stabilized by rectifying and smoothing the voltage induced in the secondary winding 206c by the diode 209 and the capacitor 210.

図2に示すコンデンサ211は、FET208をオフ状態からオン状態、又はオン状態からオフ状態に切り替えた際に発生するスイッチングノイズをバイパスするためのコンデンサである。上述したように、電解コンデンサ207の充電電圧を一次巻線206aと一次巻線206bの巻数に応じて分圧し、分圧された電圧よりもダイオードブリッジ203の端子203cの出力電圧が高い場合には、ダイオードブリッジ203から出力電流が流れる。一方、ダイオードブリッジ203から出力電流が流れないときには、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cの出力電圧は、電解コンデンサ207の充電電圧を一次巻線206aと一次巻線206bによる分圧電圧でクランプされる。そのため、コンデンサ211の両端電圧は、商用交流電源からの入力電圧のピーク電圧と分圧電圧との差分電圧となる。一方、コンデンサ211をダイオードブリッジ203の出力側の端子203c、203d間に並列に接続した場合には、コンデンサ211の両端電圧は、商用交流電源からの入力電圧のピーク電圧とグランド(GND)との差分電圧となる。そのため、図2に示すコンデンサ211の接続構成では、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203c、203d間に並列に接続した場合と比較して、コンデンサ211の耐圧を下げることができる。 The capacitor 211 shown in FIG. 2 is a capacitor for bypassing the switching noise generated when the FET 208 is switched from the off state to the on state or from the on state to the off state. As described above, the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 is divided according to the number of turns of the primary winding 206a and the primary winding 206b, and when the output voltage of the terminal 203c of the diode bridge 203 is higher than the divided voltage, , The output current flows from the diode bridge 203. On the other hand, when the output current does not flow from the diode bridge 203, the output voltage of the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 is clamped by the voltage dividing voltage of the primary winding 206a and the primary winding 206b of the charging voltage of the electrolytic capacitor 207. To. Therefore, the voltage across the capacitor 211 is the difference voltage between the peak voltage of the input voltage from the commercial AC power supply and the divided voltage. On the other hand, when the capacitor 211 is connected in parallel between the terminals 203c and 203d on the output side of the diode bridge 203, the voltage across the capacitor 211 is the peak voltage of the input voltage from the commercial AC power supply and the ground (GND). It becomes the differential voltage. Therefore, in the connection configuration of the capacitor 211 shown in FIG. 2, the withstand voltage of the capacitor 211 can be lowered as compared with the case where the terminals 203c and 203d on the output side of the diode bridge 203 are connected in parallel.

また、電解コンデンサ207は、瞬時的な停電時にも安定した電圧を出力するとともに、電解コンデンサ207に流れるリップル電流による発熱を所定値以下に抑えるために、数百μF〜数千μFの大きな容量のコンデンサで構成される。一方、コンデンサ211は、高周波ノイズを吸収する目的で設置しているため、高周波のインピーダンス特性が低い0.1μF〜数μFの小容量のコンデンサで構成される。具体的には、コンデンサ211には、周波数特性の良いコンデンサであるフィルムコンデンサやセラミックコンデンサが使用される。 Further, the electrolytic capacitor 207 has a large capacity of several hundred μF to several thousand μF in order to output a stable voltage even in the event of a momentary power failure and to suppress heat generation due to the ripple current flowing through the electrolytic capacitor 207 to a predetermined value or less. It consists of a capacitor. On the other hand, since the capacitor 211 is installed for the purpose of absorbing high frequency noise, it is composed of a capacitor having a small capacity of 0.1 μF to several μF, which has a low high frequency impedance characteristic. Specifically, as the capacitor 211, a film capacitor or a ceramic capacitor, which is a capacitor having good frequency characteristics, is used.

[FETオン・オフ時の低周波電流、高周波電流の流れ]
図3は、FET208がオフ状態からオン状態、又はオン状態からオフ状態に切り替わったときのスイッチング電源装置200の回路に流れる電流を表した概念図である。図3(a)は、FET208がオフ状態からオン状態に切り替わった直後に流れる高周波電流の電流ルート(図中、太い矢印で表示)を示した図である。図3(a)に示すように、FET208がオフ状態からオン状態に切り替わった直後には、コンデンサ211からインダクタ204、ダイオード205、一次巻線206b、FET208、コンデンサ207を経由し、コンデンサ211に戻る高周波電流が流れる。図3(b)は、図3(a)の状態からその後、ダイオードブリッジ203の端子203cの出力電圧が、一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧よりも高い場合に流れる低周波電流の電流ルート(図中、太い矢印で表示)を示す図である。図3(b)に示すように、ダイオードブリッジ203の端子203cから出力された電流は、インダクタ204、ダイオード205、一次巻線206b、FET208を経由して、ダイオードブリッジ203の端子203dへと流れる。なお、上述したように、ダイオードブリッジ203の端子203cの出力電圧が、一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧よりも低い場合には、低周波電流は流れない。
[Low-frequency current and high-frequency current flow when FET is on / off]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the current flowing through the circuit of the switching power supply device 200 when the FET 208 is switched from the off state to the on state or from the on state to the off state. FIG. 3A is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the figure) of a high-frequency current flowing immediately after the FET 208 is switched from the off state to the on state. As shown in FIG. 3A, immediately after the FET 208 is switched from the off state to the on state, the capacitor 211 returns to the capacitor 211 via the inductor 204, the diode 205, the primary winding 206b, the FET 208, and the capacitor 207. High frequency current flows. FIG. 3B shows a case where the output voltage of the terminal 203c of the diode bridge 203 is higher than the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b are connected after the state of FIG. 3A. It is a figure which shows the current route (indicated by a thick arrow in the figure) of a low frequency current flowing through. As shown in FIG. 3B, the current output from the terminal 203c of the diode bridge 203 flows to the terminal 203d of the diode bridge 203 via the inductor 204, the diode 205, the primary winding 206b, and the FET 208. As described above, when the output voltage of the terminal 203c of the diode bridge 203 is lower than the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b are connected, the low frequency current does not flow.

続いて、図3(c)は、FET208がオン状態からオフ状態に切り替わった直後に流れる高周波電流の電流ルート(図中、太い矢印で表示)を示した図である。図3(c)に示すようにFET208がオン状態からオフ状態に切り替わった直後には、コンデンサ211からインダクタ204、ダイオード205、一次巻線206aを経由し、コンデンサ211に戻る高周波電流が流れる。図3(d)は、図3(c)の状態からその後、ダイオードブリッジ203の端子203cの出力電圧が、一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧よりも高い場合に流れる低周波電流の電流ルート(図中、太い矢印で表示)を示す図である。図3(d)に示すように、ダイオードブリッジ203の端子203cから出力された電流は、インダクタ204、ダイオード205、一次巻線206a、コンデンサ207を経由して、ダイオードブリッジ203の端子203dへと流れる。なお、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cの出力電圧が、一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点の電圧よりも低い場合には、低周波電流は流れない。 Subsequently, FIG. 3C is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the figure) of a high-frequency current flowing immediately after the FET 208 is switched from the on state to the off state. Immediately after the FET 208 is switched from the on state to the off state as shown in FIG. 3C, a high frequency current returning to the capacitor 211 flows from the capacitor 211 via the inductor 204, the diode 205, and the primary winding 206a. FIG. 3D shows a case where the output voltage of the terminal 203c of the diode bridge 203 is higher than the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b are connected after the state of FIG. 3C. It is a figure which shows the current route (indicated by a thick arrow in the figure) of a low frequency current flowing through. As shown in FIG. 3D, the current output from the terminal 203c of the diode bridge 203 flows to the terminal 203d of the diode bridge 203 via the inductor 204, the diode 205, the primary winding 206a, and the capacitor 207. .. If the output voltage of the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 is lower than the voltage at the connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b are connected, the low frequency current does not flow.

図3(b)と図3(d)に示す低周波電流は、コンデンサ211をどこに配置しても同じ電流ルートを流れる。一方、図2に示すように、コンデンサ211をダイオードブリッジ203の出力側の端子203cと、コンデンサ207と一次巻線206aとの接続点との間に配置することにより、高周波電流は次のようなルートで流れる。すなわち、FET208がオフ状態からオン状態に切り替わった際には、高周波電流は、図3(a)に示す電流ルートを通って流れる。同様に、FET208がオン状態からオフ状態に切り替わった際には、高周波電流は、図3(c)に示す電流ルートを通って流れる。高周波電流には、FET208のスイッチングノイズが多く含まれている。そのため、高周波電流がダイオードブリッジ203の近くを流れると、高周波電流に含まれるノイズ成分が、ダイオードブリッジ203の入力側に伝達されやすくなり、雑音端子電圧を上昇させる要因となってしまう。図3(a)と図3(c)に示す高周波電流の電流ルートに着目すると、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cから離れた位置を、高周波電流が流れていると判断することができる。そのため、高周波電流に含まれるノイズ成分が、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cから、ダイオードブリッジ203の入力側の端子203a、203bに伝達され難くなる。 The low-frequency current shown in FIGS. 3 (b) and 3 (d) flows in the same current route no matter where the capacitor 211 is placed. On the other hand, as shown in FIG. 2, by arranging the capacitor 211 between the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 and the connection point between the capacitor 207 and the primary winding 206a, the high frequency current is as follows. It flows by the route. That is, when the FET 208 is switched from the off state to the on state, the high frequency current flows through the current route shown in FIG. 3A. Similarly, when the FET 208 is switched from the on state to the off state, the high frequency current flows through the current route shown in FIG. 3C. The high frequency current includes a large amount of switching noise of the FET 208. Therefore, when the high-frequency current flows near the diode bridge 203, the noise component contained in the high-frequency current is easily transmitted to the input side of the diode bridge 203, which causes an increase in the noise terminal voltage. Focusing on the current route of the high-frequency current shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), it can be determined that the high-frequency current is flowing at a position away from the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203. Therefore, the noise component included in the high-frequency current is less likely to be transmitted from the output-side terminal 203c of the diode bridge 203 to the input-side terminals 203a and 203b of the diode bridge 203.

また、FET208を制御する制御IC(不図示)のグランド(GND)端子は、FET208のソース端子側、又はコンデンサ207のグランド(GND)側に接続するのが一般的である。そして、スイッチング電源装置200は、FET208がオフ状態からオン状態に切り替わったときよりも、オン状態からオフ状態に切り替わったときに、より大きなスイッチングノイズを放出する。図3(c)に示すように、FET208がオン状態からオフ状態に切り替わったときに流れる高周波電流は、FET208のソース端子側にもコンデンサ207のグランド(GND)側にも流れていないことが分かる。したがって、制御IC(不図示)のグランド(GND)端子は、FET208のソース端子側、又はコンデンサ207のグランド(GND)側のどちらかに接続しても、高周波電流の影響を受け難くなる。 Further, the ground (GND) terminal of the control IC (not shown) that controls the FET 208 is generally connected to the source terminal side of the FET 208 or the ground (GND) side of the capacitor 207. Then, the switching power supply device 200 emits a larger switching noise when the FET 208 is switched from the on state to the off state than when the FET 208 is switched from the off state to the on state. As shown in FIG. 3C, it can be seen that the high frequency current that flows when the FET 208 is switched from the on state to the off state does not flow to the source terminal side of the FET 208 or the ground (GND) side of the capacitor 207. .. Therefore, even if the ground (GND) terminal of the control IC (not shown) is connected to either the source terminal side of the FET 208 or the ground (GND) side of the capacitor 207, it is not easily affected by the high frequency current.

以上説明したように、本実施例では、バイパス用コンデンサ211を、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cと電解コンデンサ207(電解コンデンサ207と一次巻線206aとの接続点でもある)との間に配置している。これにより、FET208のオン状態からオフ状態、オフ状態からオン状態に切り替わる際に生じるスイッチングノイズを、ダイオードブリッジ203の入力側の端子203a、203bに伝達し難い構成とすることができる。その結果、雑音端子電圧の上昇を抑制することができる。また、バイパス用コンデンサ211をダイオードブリッジ203の出力側の端子203cと電解コンデンサ207との間に配置していることにより、バイパス用コンデンサ211に必要な耐圧を下げることもできる。 As described above, in the present embodiment, the bypass capacitor 211 is placed between the output side terminal 203c of the diode bridge 203 and the electrolytic capacitor 207 (which is also the connection point between the electrolytic capacitor 207 and the primary winding 206a). It is arranged. As a result, it is possible to make it difficult to transmit the switching noise generated when the FET 208 is switched from the on state to the off state and from the off state to the on state to the terminals 203a and 203b on the input side of the diode bridge 203. As a result, an increase in the noise terminal voltage can be suppressed. Further, by arranging the bypass capacitor 211 between the terminal 203c on the output side of the diode bridge 203 and the electrolytic capacitor 207, the withstand voltage required for the bypass capacitor 211 can be reduced.

更に、本実施例で説明した回路構成を有するスイッチング電源装置200を搭載したプリンタ100は、雑音端子電圧の上昇を抑制することができる。そのため、同じコンセントに接続された他製品に対し、雑音端子電圧の影響を抑えることができる。また、プリンタ100に入力される入力電流は、商用交流電源から入力される略正弦波形の交流電流がそのまま供給される定着器106への入力電流と、負荷に電力を供給するためにスイッチング電源装置200に入力される電流と、から構成される。上述したように、本実施例のスイッチング電源装置200は高い力率特性を有しており、その結果、プリンタ100の入力電流も高い力率を得ることができる。なお、インダクタ204とダイオード205の直列回路について、接続位置を逆にした構成でも同様の効果を得ることができる。逆にした構成とは、具体的に以下のとおりである。すなわち、ダイオードブリッジ203の出力側の端子203cが、ダイオード205のアノード端子に接続され、ダイオード205のカソード端子がインダクタ204の一端に接続されている。更に、インダクタ204の他端が、トランス206の一次巻線206aと一次巻線206bとが接続された接続点に接続された構成である。 Further, the printer 100 equipped with the switching power supply device 200 having the circuit configuration described in this embodiment can suppress an increase in the noise terminal voltage. Therefore, it is possible to suppress the influence of the noise terminal voltage on other products connected to the same outlet. Further, the input current input to the printer 100 is the input current to the fuser 106 to which the AC current having a substantially sine waveform input from the commercial AC power supply is supplied as it is, and the switching power supply device for supplying power to the load. It is composed of a current input to 200 and. As described above, the switching power supply device 200 of this embodiment has a high power factor characteristic, and as a result, the input current of the printer 100 can also obtain a high power factor. The same effect can be obtained with the series circuit of the inductor 204 and the diode 205 even if the connection positions are reversed. The reverse configuration is specifically as follows. That is, the output-side terminal 203c of the diode bridge 203 is connected to the anode terminal of the diode 205, and the cathode terminal of the diode 205 is connected to one end of the inductor 204. Further, the other end of the inductor 204 is connected to a connection point where the primary winding 206a and the primary winding 206b of the transformer 206 are connected.

以上説明したように、本実施例によれば、簡易な回路構成で、スイッチングノイズによる雑音端子電圧の上昇を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the noise terminal voltage due to switching noise with a simple circuit configuration.

203 ダイオードブリッジ
204 インダクタ
205 ダイオード
206 トランス
207 電解コンデンサ
208 FET
211 バイパス用コンデンサ
203 Diode Bridge 204 Inductor 205 Diode 206 Transformer 207 Electrolytic Capacitor 208 FET
211 Bypass capacitor

Claims (8)

直列に接続された第一の一次巻線及び第二の一次巻線と、二次巻線とを有するトランスと、
第一の出力端子及び第二の出力端子を有し、交流電圧を整流する整流回路と、
インダクタと整流素子とが直列に接続された直列回路であって、前記第一の出力端子と前記第一の一次巻線の一端と前記第二の一次巻線の一端とが接続された接続点との間に接続された前記直列回路と、
一端が前記第二の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続され、オン状態又はオフ状態に切り替えられるスイッチング素子と、
一端が前記第一の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続された第一のコンデンサと、
一端が前記第一の出力端子に接続され、他端が前記第一の一次巻線の他端に接続された第二のコンデンサと、
を備えることを特徴とする電源装置。
A transformer having a first primary winding, a second primary winding, and a secondary winding connected in series,
A rectifier circuit that has a first output terminal and a second output terminal and rectifies AC voltage,
A series circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, and a connection point in which the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding are connected. With the series circuit connected between
A switching element in which one end is connected to the other end of the second primary winding and the other end is connected to the second output terminal to switch between an on state and an off state.
A first capacitor, one end of which is connected to the other end of the first primary winding and the other end of which is connected to the second output terminal.
A second capacitor with one end connected to the first output terminal and the other end connected to the other end of the first primary winding.
A power supply device characterized by being provided with.
前記第二のコンデンサの容量は、前記第一のコンデンサの容量よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the capacity of the second capacitor is smaller than the capacity of the first capacitor. 前記第二のコンデンサの耐圧は、前記整流回路に入力される前記交流電圧のピーク電圧よりも低いことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2, wherein the withstand voltage of the second capacitor is lower than the peak voltage of the AC voltage input to the rectifier circuit. 前記直列回路は、前記第一の出力端子の出力電圧が前記接続点の電圧よりも高い場合に、電流が流れることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein a current flows in the series circuit when the output voltage of the first output terminal is higher than the voltage of the connection point. apparatus. 前記接続点の電圧は、前記スイッチング素子がオン状態のときには、前記第一のコンデンサの充電電圧を前記第一の一次巻線の巻数と前記第二の一次巻線の巻数とにより分圧した電圧であることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 The voltage at the connection point is a voltage obtained by dividing the charging voltage of the first capacitor by the number of turns of the first primary winding and the number of turns of the second primary winding when the switching element is in the ON state. The power supply device according to claim 4, wherein the power supply device is characterized by the above. 前記整流回路は、前記交流電圧を全波整流することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the rectifier circuit performs full-wave rectification of the AC voltage. 前記インダクタの一端が前記第一の出力端子に接続され、前記整流素子の一端が前記第一の一次巻線の一端と前記第二の一次巻線の一端とが接続された接続点に接続されたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。 One end of the inductor is connected to the first output terminal, and one end of the rectifying element is connected to a connection point to which one end of the first primary winding and one end of the second primary winding are connected. The power supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power supply device is characterized in that. シートに画像形成を行う画像形成手段と、
前記画像形成手段に電力を供給する電源装置と、
を備える画像形成装置であって、
前記電源装置は、
直列に接続された第一の一次巻線及び第二の一次巻線と、二次巻線とを有するトランスと、
第一の出力端子及び第二の出力端子を有し、交流電圧を整流する整流回路と、
インダクタと整流素子とが直列に接続された直列回路であって、前記第一の出力端子と前記第一の一次巻線の一端と前記第二の一次巻線の一端とが接続された接続点との間に接続された前記直列回路と、
一端が前記第二の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続され、オン状態又はオフ状態に切り替えられるスイッチング素子と、
一端が前記第一の一次巻線の他端と接続され、他端が前記第二の出力端子に接続された第一のコンデンサと、
一端が前記第一の出力端子に接続され、他端が前記第一の一次巻線の他端に接続された第二のコンデンサと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
An image forming means for forming an image on a sheet and
A power supply device that supplies electric power to the image forming means,
An image forming apparatus equipped with
The power supply device
A transformer having a first primary winding, a second primary winding, and a secondary winding connected in series,
A rectifier circuit that has a first output terminal and a second output terminal and rectifies AC voltage,
A series circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, and a connection point in which the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding are connected. With the series circuit connected between
A switching element in which one end is connected to the other end of the second primary winding and the other end is connected to the second output terminal to switch between an on state and an off state.
A first capacitor, one end of which is connected to the other end of the first primary winding and the other end of which is connected to the second output terminal.
A second capacitor with one end connected to the first output terminal and the other end connected to the other end of the first primary winding.
An image forming apparatus characterized by having.
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