JP2820258B2 - 複合電源装置 - Google Patents

複合電源装置

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JP2820258B2 JP31349488A JP31349488A JP2820258B2 JP 2820258 B2 JP2820258 B2 JP 2820258B2 JP 31349488 A JP31349488 A JP 31349488A JP 31349488 A JP31349488 A JP 31349488A JP 2820258 B2 JP2820258 B2 JP 2820258B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明が属する技術分野] 本発明は、高電圧出力と定電圧出力の両方を備える複
合電源装置に関し、例えば、静電記録複写機の像再生系
と制御系の両方に電源を供給する装置において使用しう
る。
[従来の技術] 静電記録複写機などにおいては、像の再生を行なうた
めに、帯電,現像,転写,分離等のプロセスを必要と
し、それら各々のプロセスのために、それぞれ高電圧を
必要とする。また、各種シーケンス制御やイレーサの付
勢のために、比較的低電圧の電源も必要である。
従って、この種の装置に電力を供給するためには、一
般に高圧用と低圧用の独立した電源が必要とされ、装置
の構成が複雑になるのは避けられない。
この種の電源の構成を簡単にするための従来技術とし
て、特開昭58−159668号公報が知られている。この技術
においては、1つのトランスに、二次巻線として、高圧
巻線と低圧巻線とを含む複数の巻線を設けて、単一のト
ランスで複合電源装置を実現している。
[発明が解決しようとする課題] 特開昭58−159668号公報によれば、トランスの数を減
らすことができるというメリットがある反面、次のよう
な難点が存在する。
絶縁が難しい。即ち、高圧巻線の取扱う高電圧に対し
て、低圧二次巻線,一次巻線及びケースの全てを充分に
絶縁する必要がある。従って、低圧巻線のない高圧トラ
ンスに比べて、使用する絶縁材料の量を大幅に増やす必
要があり、トランス自体が大型かつ高価になる。
電源装置の本体は比較的大型であり、それを高圧負荷
の近くに配置できないので、電源の出力する高電圧を比
較的長いケーブルで負荷に接続する必要があり、その配
線の絶縁処理が難しく、しかも高価な高圧ケーブルを必
要とする。
高圧負荷にアーク放電などの急激な変化が生じた場合
に、その高圧ノイズが、トランスの二次側低圧巻線及び
一次側巻線に誘起し、それらの巻線に接続された回路の
誤動作や素子の破壊を引き起こし易い。
本発明は、上述のような不都合をなくすとともに、比
較的部品数の少ない安価な複合電源装置を提供すること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の第1態様の複合電源装置は、一次巻線が電圧
の脈動する電源ラインに接続された低圧トランス
(T1); 該低圧トランスの二次巻線に接続された低圧側整流手
段(D1); 該低圧側整流手段の整流出力を平滑化する低圧側平滑
手段(C1); 該低圧側平滑手段に接続された低圧負荷(14); 一次巻線(411)が前記低圧側整流手段(D1)と低圧
側平滑手段(C1)の間に接続された、昇圧用の高圧トラ
ンス(T3); 該高圧トランスの二次巻線に接続された高圧側整流手
段(D3)および高圧側平滑手段(C2); 該圧側平滑手段に接続された高圧負荷(3); 前記低圧側整流手段(D1)と低圧側平滑手段(C1)の
間に前記高圧トランス(T3)の一次巻線(411)と直列
に接続され、電流値を定める半導体素子(Q2);およ
び、 該半導体素子(Q2)の制御端子に、前記高圧側平滑手
段(C2)の出力電圧に対応する信号を与える定電圧制御
回路(42); を備える。なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参
考までに付記した。
本発明の第2態様の複合電源装置は、一次巻線が電圧
の脈動する電源ラインに接続された低圧トランス
(T1); 該低圧トランスの二次巻線に接続された低圧側整流手
段(D1); 該低圧側整流手段の整流出力を平滑化する低圧側平滑
手段(C1); 該低圧側平滑手段に接続された低圧負荷(14); 一次巻線(411)が前記低圧側整流手段(D1)と低圧
側平滑手段(C1)の間に接続された、昇圧用の高圧トラ
ンス(T3); 該高圧トランスの二次巻線に接続された高圧側整流手
段(D3)および高圧側平滑手段(C2); 該圧側平滑手段に接続された高圧負荷(3); 前記低圧側整流手段(D1)と低圧側平滑手段(C1)の
間に前記高圧トランス(T3)の一次巻線(411)と直列
に接続され、電流値を定める半導体素子(Q2);およ
び、 該半導体素子(Q2)の制御端子に、前記高圧側平滑手
段(C2)の出力電流に対応する信号を与える定電流制御
回路(43); を備える。
[作用] これらによれば、高圧トランス(T3)と低圧トランス
(T1)とが別体であるので、例えば特開昭58−159668号
公報に示されたような多数の巻線を備える高圧トランス
を用いる必要がなく、従って、比較的小型で安価な高圧
トランスを用いることができる。また、高圧トランスと
その二次巻線に接続される電気要素を含む高圧ユニット
は、比較的小型に構成できるので、それを高圧負荷の近
傍に配置することができる。この場合、低圧トランス
(T1)の二次巻線と高圧トランス(T3)の一次巻線とを
接続する電源ライン(30)は低圧であるので、この線路
は、長さが長い場合でも絶縁は極めて簡単である。従っ
て、特別な絶縁処理や、高価な高圧ケーブルの使用が不
要になる。更に、高圧負荷にアーク放電などが生じた場
合でも、その時に生じる高圧の電圧変化は、高圧トラン
ス(T3)を介して他の回路に伝達されるので、問題は生
じない。即ち、電圧トランス(T3)の二次側(412)に
高圧ノイズが生じても、高圧トランス(T3)の一次側
(411)のノイズ電圧は低いので、そのノイズが低圧回
路(T1〜14)に悪影響を及ぼす恐れはない。また、低圧
用と高圧用の2つのトランスが必要であるが、低圧電源
回路と高圧電源回路とが一体に構成されるので、制御回
路の大部分を高圧系と低圧系で共用でき、従って回路構
成は、低圧電源と高圧電源とを独立に構成する場合に比
べて大幅に簡素化される。
また、トランス(T3)の一次巻線(411)を、低圧側
整流手段(D1)と低圧側平滑手段(C1)の間に接続し、
これに半導体素子(Q2)を直列に接続しているので、半
導体素子(Q2)に逆極性の電圧が印加されるのが防止さ
れる。半導体素子(Q2)に逆極性電圧が印加されるのを
防止する整流手段を、低圧側整流手段(D1)で兼用して
いるので、半導体素子(Q2)廻りの部品数が少なくて済
む。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照し
た実施例説明により明らかになろう。
[実施例] 第1図に、本発明の一実施例を示す。この実施例にお
いては、静電記録式の複写機の一部に用いられる電源を
示している。第1図を参照すると、1が像を再生するた
めの感光体ドラムであり、図中に矢印で示すように時計
回りに回動する。感光体ドラム1の周囲には、像再生プ
ロセスのために帯電チャージャ2,現像器3,転写・分割チ
ャージャ4等々が配置されており、これらには比較的高
圧の電圧が印加される。
第1図に示す電源装置は、帯電チャージャ2に印加さ
れる高電圧と、他の低圧負荷14に印加される低電圧を発
生する。具体的に言うと、低圧負荷14への定格出力は24
V,3Aであり、帯電チャージャ2への定格出力は5〜7KV,
300〜500μAである。
この電源装置のみを第2図に取り出して示す。該電源
装置は、互いに独立したプリント基播に配置された、低
圧ユニット10と高圧ユニット40とで構成されており、低
圧ユニット10と高圧ユニット40との間は、ツイストペア
線30によって接続されている。この線30に印加される電
圧は比較的低電圧であるので、この線は一般的な低圧用
の絶縁被覆を施した絶縁電線で構成されている。
低圧ユニット10の入力端子には、商用電源から供給さ
れるAC100Vの電力が印加される。この交流電力は、ブリ
ッジダイオードBDによって全波整流され、コンデンサC0
によって平滑され、直流電圧に変換される。この直流電
圧は、スイッチング用のトランジスタQ1を介してトラン
スT1の一次巻線151に印加される。
トランジスタQ1の制御入力には、パルストランスT2
介して、ドライブ回路12から定周期の高周波パルスが常
時印加される。従って、トランジスタQ1がオン/オフを
繰り返すので、トランスT1の一次巻線151には間欠的に
パルス電圧が印加され、それによって二次巻線152には
一次側と二次側との巻数比に応じた所定の交流低電圧が
発生する。
トランスT1の二次巻線152と低圧負荷14との間には、
2つのダイオードD1及びD2でなる整流回路と、チョーク
コイルL1及びコンデンサC1でなる平滑回路が介挿されて
いる。従って、トランスT1の二次巻線152に現われる交
流電圧は、整流及び平滑されて直流電圧に変換され、低
圧負荷14に印加される。
また、トランスT1の二次巻線152の一端に接続された
ダイオードD1と二次巻線152の他端に、ツイストペア線3
0を介して、高圧ユニット40の昇圧トランスT3の一次巻
線411が接続されている。従って、昇圧トランスT3の二
次巻線412には脈流の高電圧が発生する。この二次巻線4
12には、ダイオードD3,コンデンサC2、及び、抵抗器R2,
R3の直列接続回路が接続されている。つまり、交流高電
圧を整流及び平滑して得られる、直流の高電圧が高圧ユ
ニット40から出力され、帯電チャージャ2に印加され
る。
一方、低圧ユニット10の出力端子に接続された制御回
路13は、該出力端子の電圧を検出し、それをドライブ回
路12にフィードバックする。ドライブ回路12は、制御回
路13が検出した電圧に応じて、それが予め定めた目標値
と一致するように、パルストランスT2に出力するパルス
のデューティを調整する。即ち、このデューティが変わ
ると、トランスT1の一次巻線151に印加される電力の平
均値が変わるので、それによって二次巻線152に現われ
る電圧が変わり、低圧負荷14に印加される電圧が変わ
る。定常状態では、低圧負荷14に印加される電圧は、目
標値と一致する。
また、低圧ユニットの定電圧制御によって、高圧ユニ
ット40に印加される脈流電圧の平均値が予め設定した値
に自動的に維持される。
ところで、低圧ユニット10及びツイストペア線30は低
電圧のみを扱うので、その絶縁は簡単である。しかし高
圧ユニット40及びその出力端子と帯電チャージャ2とを
接続する高電圧ライン22は、高電圧を扱うので、絶縁に
関して特別な注意が必要である。しかし、高圧ユニット
の昇圧トランスT3は高圧負荷(2)に供給すべき電力の
みを扱うので比較的小型であり、高圧ユニット40自体も
充分に小さい。従って、高圧ユニット40の絶縁処理は比
較的簡単であり、また高圧ユニット40は高圧負荷(2)
の近傍に配置することができる。このため、高電圧ライ
ン22の長さは非常に短くできるので、その絶縁は比較的
簡単である。
また、高圧負荷(2)でアーク放電が生じたような場
合、高圧ユニットのトランスT3の二次巻線412には高電
圧のノイズが発生するが、それによって一次巻線411
誘起するノイズの電圧は非常に小さい。従って、そのノ
イズによって、低圧ユニット10内で誤動作や素子の破壊
が生じるおそれはない。
この実施例においては、高圧ユニット40の入力端子
は、一方は低圧ユニット10のトランスの二次巻線152
一端に接続されているが、高圧ユニット40の他方の入力
端子は、低圧ユニット10のトランスT1の二次巻線152
接続されたダイオードD1,D2のカソード端子に接続され
ている。つまり、高圧ユニット40の入力端子は、トラン
スT1の二次巻線152には、整流回路を介して接続されて
いる。
また、高圧ユニット40においては、トランスT3の一次
巻線411と直列にトランジスタQ2が接続されている。こ
のトランジスタQ2の制御端子には、定電圧制御回路42の
出力端子が接続されており、該回路42の入力端子は高圧
ユニット40の出力端子に接続された分圧回路(R2,R3
に接続されている。
つまり、定電圧制御回路42は、高圧ユニット40の出力
電圧に応じてトランジスタQ2の導電度を調整する。これ
によりトランジスタQ2に流れる電流値が調整される。ト
ランジスタQ2の導電度の変化に応じて、トランスT3の一
次巻線411に印加される電力が変化し、二次巻線412に現
われる電圧が変化し、高圧ユニット40の出力電圧が変わ
る。つまり、定電圧制御回路42は、高圧ユニット40の出
力電圧が予め定めた目標値と一致するように制御する。
従って、高圧ユニット40の出力端子には、電圧の非常に
安定化された高電圧が得られる。この実施例では、高圧
ユニット40の出力の定格値は、5〜7KV,300〜500μAに
なっている。従ってこの電源装置は、第1図に示す帯電
チャージャ2が必要とする高電圧を供給することができ
る。
上述の実施例においては、低圧ユニット10のトランス
T1の二次巻線152に接続したダイオードD1,D2の出力に高
圧ユニット40の入力端子を接続してあるが、これはトラ
ンジスタQ2に逆極性の電圧が印加されるのを防止するた
めである。例えばトランジスタQ2と直列にダイオードを
接続すれば、高圧ユニット40の入力端子を低圧ユニット
10のトランスT1の二次巻線152に直接接続してもよい
が、該ダイオードを付加する分、部品数が増える。上述
の実施例によれば、部品数は少なくて済む。
第3図に、高圧ユニット40の変形例を示す。この実施
例においては、高圧ユニットから定電流を出力できるよ
うに構成してある。即ち、出力端子に直列に接続された
抵抗器R5によって検出される出力電流が、定電流制御回
路34にフィードバックされ、定電流制御回路43は、その
電流が予め定めた値と一致するように、トランジスタQ2
の導電度を制御する。従って、この高圧ユニットから
は、一定の電流値の安定化された高圧出力が得られる。
[効果] 以上のとおり、本発明によれば、高圧トランスと低圧
トランスとが別体であるので、例えば特開昭58−159668
号公報に示されたような多数の巻線を備える高圧トラン
スを用いる必要がなく、従って、比較的小型で安価な高
圧トランスを用いることができる。
また、本発明によれば、高圧トランスとその二次巻線
に接続される電気要素を含む高圧ユニットは比較的小型
に構成できるので、それを高圧負荷の近傍に配置するこ
とができる。この場合、低圧トランスの二次巻線と高圧
トランスの一次巻線とを接続する電源ラインは低圧であ
るので、この線路は、長さが長い場合でも絶縁は極めて
簡単である。従って,特別な絶縁処理や、高価な高圧ケ
ーブルの使用が不要である。
更に、本発明によれば、高圧負荷にアーク放電などが
生じた場合でも、その時に生じる高圧の電圧変化は高圧
トランスを介して他の回路に伝達されるので、問題は生
じない。即ち、高圧トランスの二次側に高圧ノイズが生
じても、高圧トランスの一次側のノイズ電圧は低いの
で、そのノイズが低圧回路に悪影響を及ぼす恐れはな
い。
また、本発明によれば、低圧用と高圧用の2つのトラ
ンスが必要であるが、低圧電源回路と高圧電源回路とが
一体に構成されるので、制御回路の大部分を高圧系と低
圧系で共用でき、従って回路構成は、低圧電源と高圧電
源とを独立に構成する都合に比べて大幅に簡素化され
る。部品数は少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の電源装置を装備した複写
機の概要を示する電気回路図および縦断面図である。 第2図は、第1図に示す電源装置のみを示す電気回路図
である。 第3図は、第2図に示す電源装置の高圧ユニットの変形
例を示す電気回路図である。 1:感光体ドラム、2:帯電チャージャ(高圧負荷) 3:現像器、10:低圧ユニット 14:低圧負荷、40:高圧ユニット 22:高電圧ライン、30:ツイストペア線 T1:トランス(低圧トランス) 151:T1の一次巻線、152:T1の二次巻線 T2:パルストランス、T3:トランス(高圧トランス) 211:T3の一次巻線、212:T3の二次巻線 Q1:トランジスタ(スイッチング手段) Q2:トランジスタ(半導体素子)
フロントページの続き (72)発明者 福地 健 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭58−62714(JP,A) 特開 昭63−3650(JP,A) 特開 昭60−190166(JP,A) 特開 昭60−125170(JP,A) 実開 昭49−147509(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/00 - 3/44

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次巻線が電圧の脈動する電源ラインに接
    続された低圧トランス; 該低圧トランスの二次巻線に接続された低圧側整流手
    段; 該低圧側整流手段の整流出力を平滑化する低圧側平滑手
    段; 該低圧側平滑手段に接続された低圧負荷; 一次巻線が前記低圧側整流手段と低圧側平滑手段の間に
    接続された、昇圧用の高圧トランス; 該高圧トランスの二次巻線に接続された高圧側整流手段
    および高圧側平滑手段; 該圧側平滑手段に接続された高圧負荷; 前記低圧側整流手段と低圧側平滑手段の間に前記高圧ト
    ランスの一次巻線と直列に接続され、電流値を定める半
    導体素子;および、 該半導体素子の制御端子に、前記高圧側平滑手段の出力
    電圧に対応する信号を与える定電圧制御回路; を備える複合電源装置。
  2. 【請求項2】前記低圧トランスの一次巻線は、直流電源
    ラインにスイッチング手段を介して接続され、該スイッ
    チング手段にそれを周期的にオン/オフ制御するスイッ
    チング制御手段が接続された、請求項1記載の複合電源
    装置。
  3. 【請求項3】前記スイッチング制御手段は、前記低圧ト
    ランスの二次巻線に接続された整流平滑回路からの出力
    信号の大小に応じて、前記スイッチング手段のオン/オ
    フデューティを調整する、請求項2記載の複合電源装
    置。
  4. 【請求項4】前記低圧トランスと高圧トランスとが、互
    いに分離された部材に配備された、請求項1記載の複合
    電源装置。
  5. 【請求項5】一次巻線が電圧の脈動する電源ラインに接
    続された低圧トランス; 該低圧トランスの二次巻線に接続された低圧側整流手
    段; 該低圧側整流手段の整流出力を平滑化する低圧側平滑手
    段; 該低圧側平滑手段に接続された低圧負荷; 一次巻線が前記低圧側整流手段と低圧側平滑手段の間に
    接続された、昇圧用の高圧トランス; 該高圧トランスの二次巻線に接続された高圧側整流手段
    および高圧側平滑手段; 該圧側平滑手段に接続された高圧負荷; 前記低圧側整流手段と低圧側平滑手段の間に前記高圧ト
    ランスの一次巻線と直列に接続され、電流値を定める半
    導体素子;および、 該半導体素子の制御端子に、前記高圧側平滑手段の出力
    電流に対応する信号を与える定電流制御回路; を備える複合電源装置。
  6. 【請求項6】前記低圧トランスの一次巻線は、直流電源
    ラインにスイッチング手段を介して接続され、該スイッ
    チング手段にそれを周期的にオン/オフ制御するスイッ
    チング制御手段が接続された、請求項5記載の複合電源
    装置。
  7. 【請求項7】前記スイッチング制御手段は、前記低圧ト
    ランスの二次巻線に接続された整流平滑回路からの出力
    信号の大小に応じて、前記スイッチング手段のオン/オ
    フデューティを調整する、請求項6記載の複合電源装
    置。
  8. 【請求項8】前記低圧トランスと高圧トランスとが、互
    いに分離された部材に配備された、請求項5記載の複合
    電源装置。
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