JP2924240B2

JP2924240B2 - 直流高圧電源回路

Info

Publication number: JP2924240B2
Application number: JP6077291A
Authority: JP
Inventors: 光史芳賀
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JPH05219746A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写機やプ
リンタ等の電子写真応用装置に使用される放電器などに
直流の高電圧を印加するための直流高圧電源装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記電子写真応用装置の放電器な
どに用いられる直流高圧電源装置としては、次に示すよ
うなものがある。これは、図１０に示すように、昇圧ト
ランスＴの一次側にスイッチング素子Ｑを設け、このス
イッチング素子Ｑによって昇圧トランスＴの一次側に印
加される電圧をオンオフすることにより、昇圧トランス
Ｔの二次側に高電圧を発生させる。そして、この昇圧ト
ランスＴの二次側に発生した高電圧を、ダイオードＤＡ
１、ＤＡ２及びコンデンサＣ１、Ｃ２からなる多倍圧整
流回路によって整流した後、制限抵抗Ｒ０２を介して電
子写真応用装置の放電器などに直流の高電圧を出力する
ように構成されている。

【０００３】また、上記直流高圧電源装置においては、
定電圧且つ定電流の出力を可能とするため、昇圧トラン
スＴの二次側に出力電圧検出回路Ａ及び出力電流検出回
路Ｂを備えており、これらの出力電圧検出回路Ａ及び出
力電流検出回路Ｂによって出力電圧及び出力電流を検出
することにより、出力制御回路Ｃによってスイッチング
素子Ｑのオンオフを制御し、出力電圧及び出力電流を一
定に保持するようになっている。

【０００４】図１１は上記直流高圧電源装置の出力電圧
検出回路及び出力電流検出回路の構成を更に具体的に示
したものである。

【０００５】図において、１００は電流検出用の差動増
幅器であり、この差動増幅器１００の一方の入力端子
は、多倍圧整流回路のダイオードＤＡ２とコンデンサＣ
２との接続点１０１が抵抗１０２を介して接続されてい
るとともに、この差動増幅器１００の同じ入力端子に
は、一端が接地された電流検出用の抵抗１０３が接続さ
れている。また、上記電流検出用の差動増幅器１００の
他方の入力端子には、参照用の定電圧電源１０４が接続
されており、この差動増幅器１００の出力によって出力
制御回路１０５を介してスイッチング素子のオンオフを
制御することにより、定電流制御を行っている。

【０００６】また、１０６は電圧検出用の差動増幅器で
あり、この差動増幅器１０６の一方の入力端子は、多倍
圧整流回路のダイオードＤＡ１とコンデンサＣ１との接
続点１０７が抵抗Ｒ０１を介して、電圧検出用の抵抗１
０８と抵抗１０９との接続点１１０に接続されている。
これらの電圧検出用の抵抗１０８及び抵抗１０９のうち
抵抗１０９の他端は、定電圧電源１０４を介してアース
に接続されている。また、上記電圧検出用の差動増幅器
１０６の他方の入力端子は、参照用の可変定電圧電源１
１１を介してアースに接続されており、この差動増幅器
１０６の出力によって出力制御回路１０５を介してスイ
ッチング素子Ｑのオンオフを制御することにより、定電
圧制御を行っている。その際、上記参照用の可変定電圧
電源１１１の電圧を変化させることによって、出力電圧
を調節可能となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記直流高圧電源装置の場合は、図１１に示すよう
に、出力電圧検出回路Ａが電圧検出用の抵抗１０９及び
定電圧電源１０４を介してアースに接続されているた
め、出力電圧検出用の電流Ｉａが多倍圧整流回路のダイ
オードＤＡ２とコンデンサＣ２との接続点１０１から抵
抗１０２と抵抗１０３とを介してアースに流れ、アース
を介して参照用の定電圧電源１０４と、抵抗１０９と、
抵抗１０８とを通って、出力電流検出回路Ｂを流れる。
そのため、出力電流検出回路Ｂで検出すべき出力電流に
出力電圧検出用の電流Ｉａが畳重された状態となり、出
力電流検出回路Ｂで本来検出すべき出力電流に誤差が生
じる。しかも、上記出力電流検出回路Ｂに流れ込む出力
電圧検出用の電流Ｉａの値は、出力電圧が可変である場
合それに応じて変化するため、出力電流の検出誤差が出
力電圧の変化に応じて大きくなり、正確な定電流制御が
行えなくなるという問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、定電流制御特性を向上させる
ことができ、しかも出力電圧を可変とした場合でも負荷
電流を安定させることが可能な直流高圧電源装置を提供
することにある。

【０００９】すなわち、この発明は、昇圧トランスの一
次側巻線に印加される電圧をスイッチング素子によって
オンオフすることによって、昇圧トランスの二次側巻線
に高電圧を発生させ、この高電圧を整流回路を介して整
流することにより直流の高電圧を出力するとともに、昇
圧トランスの二次側巻線に生じる出力電圧及び出力電流
を検出して定電圧及び定電流制御を行う直流高圧電源回
路において、出力電圧検出用の大部分の電流が出力電流
検出回路に流れ込まないように、出力電圧検出用の電流
を出力電流検出回路を迂回させる迂回路を設けるように
構成されている。

【００１０】

【作用】この発明においては、出力電圧検出用の電流が
出力電流検出回路に流れ込まないように、出力電圧検出
用の電流を出力電流検出回路を迂回させる迂回路を設け
るように構成されているので、出力電圧検出用の電流が
出力電流検出回路に流れ込んで、出力電流検出回路の出
力電流に検出誤差が生じるのを極力軽減する。

【００１１】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００１２】図１乃至図３はこの発明に係る直流高圧電
源装置の一実施例をそれぞれ示すものであり、図３は直
流高圧電源装置の一実施例の全体を、図１及び図２は図
３の要部を抜き出して図示したものである。以下、主に
図２に基づいて説明する。図において、Ｔは昇圧トラン
スであり、この昇圧トランスＴの一次側巻線Ｎ１には、
その一端に所定の直流電圧（＋２４Ｖ）が印加されてい
るとともに、その他端には、ソースが接地されたスイッ
チング素子としてのＦＥＴＱ１０が接続されている。
また、上記昇圧トランスＴの二次側巻線Ｎ２には、ダイ
オードＤＡ１、ＤＡ２とコンデンサＣ１、Ｃ２とからな
るコッククロフトウオルトン型の多倍圧整流回路１が接
続されている。そして、上記ダイオードＤＡ１とコンデ
ンサＣ１との接続点２からは、制限抵抗Ｒ０２を介して
図示外の電子写真応用装置の放電器などに所定の直流高
電圧が出力されるようになっている。

【００１３】また、上記直流高圧電源装置は、定電圧且
つ定電流の出力を可能とするため、昇圧トランスＴの二
次側に出力電圧検出回路３及び出力電流検出回路４を備
えており、これらの出力電圧検出回路３及び出力電流検
出回路４によって出力電圧及び出力電流を検出すること
により、出力制御回路５によってＦＥＴＱ１０のオン
オフを制御し、出力電圧及び出力電流を一定値に維持す
るようになっている。

【００１４】上記多倍圧整流回路１のダイオードＤＡ１
とコンデンサＣ１との接続点２は、抵抗Ｒ０１を介して
電圧検出用の並列に接続された可変抵抗ＶＲ０３Ｃ及び
抵抗Ｒ０５Ｃに接続されているとともに、これらの可変
抵抗ＶＲ０３Ｃ及び抵抗Ｒ０５Ｃは、抵抗Ｒ９Ｃ及び抵
抗Ｒ７Ｃを介して定電圧制御用の差動増幅器６の一端に
接続されている。また、この定電圧制御用の差動増幅器
６の他端には、抵抗Ｒ１１Ｃを介して基準電圧出力用の
ツエナーダイオードＤ３Ｃが接続されているとともに、
このツエナーダイオードＤ３Ｃの他端は、抵抗Ｒ０４Ｃ
を介して電流検出用の可変抵抗ＶＲ０１Ｃ及び抵抗Ｒ０
３Ｃに接続されており、抵抗Ｒ０３Ｃの他端は、接地さ
れている。

【００１５】さらに、上記電流検出用の可変抵抗ＶＲ０
１Ｃの可変端子は、定電流制御用の差動増幅器７の一端
に接続されており、この差動増幅器７の他端には、抵抗
を介して参照用の基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。
また、上記ツエナーダイオードＤ３Ｃと抵抗Ｒ０４Ｃと
の接続点８は、可変抵抗ＶＲ０３Ｃの可変端子及び当該
可変抵抗ＶＲ０３Ｃと抵抗Ｒ０５Ｃの他端を介して、多
倍圧整流回路１のダイオードＤＡ２とコンデンサＣ２と
の接続点９に接続されている。

【００１６】そして、上記多倍圧整流回路１のダイオー
ドＤＡ２とコンデンサＣ２との接続点９には、図に破
線で示すように、抵抗Ｒ０４Ｃを介して電流検出用の可
変抵抗ＶＲ０１Ｃ及び抵抗Ｒ０３Ｃによって検出される
電流Ｉｂが流れるようになっている。

【００１７】図示例では、上記出力電圧検出回路３及び
出力電流検出回路４の定電圧制御用の差動増幅器６及び
定電流制御用の差動増幅器７、更にはこれらの定電圧制
御用の差動増幅器６及び定電流制御用の差動増幅器７の
出力に基づいてＦＥＴＱ１０のオンオフ制御を行なう
出力制御回路５が、１つのレギュレーターＩＣ１０とし
て組み込まれている。このレギュレーターＩＣ１０とし
ては、例えば、テキサスインスツルメンツ社製のＴＬ４
９３、ＴＬ４９４，ＴＬ４９５等が用いられる。

【００１８】ところで、この実施例では、出力電圧検出
用の大部分の電流がアースを介して出力電流検出回路４
への流れ込みを極力軽減し、出力電圧検出用の電流を出
力電流検出回路４を迂回させる迂回路を設けるように構
成されている。

【００１９】すなわち、上記多倍圧整流回路１のダイオ
ードＤＡ１とコンデンサＣ１との接続点２は、抵抗Ｒ０
１を介して電圧検出用の並列に接続された可変抵抗ＶＲ
０３Ｃ及び抵抗Ｒ０５Ｃに接続されているとともに、こ
れらの可変抵抗ＶＲ０３Ｃ及び抵抗Ｒ０５Ｃの他端は、
多倍圧整流回路１のダイオードＤＡ２とコンデンサＣ２
との接続点９に直接接続されている。従って、出力電圧
検出用の電流Ｉａは、多倍圧整流回路１のダイオードＤ
Ａ２とコンデンサＣ２との接続点９から可変抵抗ＶＲ０
３Ｃ及び抵抗Ｒ０５Ｃを介して、直接多倍圧整流回路１
のダイオードＤＡ１とコンデンサＣ１との接続点２に流
れることにより、出力電圧検出用の大部分の電流Ｉａが
電流検出用の抵抗には流れ込まないようになっている。

【００２０】そして、上記電圧検出用の可変抵抗ＶＲ０
３Ｃ及び抵抗Ｒ０５Ｃによって生じた降下電圧は、抵抗
９Ｃ及び抵抗７Ｃを介して定電圧検出用の差動増幅器６
の一端に、被制御電圧Ｖａとして印加されている。ま
た、定電圧検出用の差動増幅器６の他端には、図２に示
すように、ツエナーダイオードＤ３Ｃと抵抗Ｒ０４Ｃと
の接続点８の電圧ＶｂがツエナーダイオードＤ３Ｃの電
圧Ｖｚ分だけ降下した電圧（Ｖｂ−Ｖｚ）が基準電圧と
して印加されるようになっている。その結果、出力電圧
は、図２に示すように、定電圧検出用の差動増幅器６の
他端に印加される基準電圧（Ｖｂ−Ｖｚ）に対応した電
圧に定電圧制御される。その際、定電圧検出用の抵抗Ｒ
０５Ｃに流れる電流Ｉａは、出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ
０１で割った電流値Ｉｘ（＝Ｖｏｕｔ／Ｒ０１）に等し
くなる。この電流値Ｉｘを計算する上で、バイアス電流
及び制限抵抗Ｒ０２は無視している。

【００２１】以上の構成において、この実施例に係る直
流高圧電源装置においては、次のようにして定電流特性
を向上した状態で直流の高電圧を供給するようになって
いる。すなわち、上記直流高圧電源装置においては、図
２に示すように、昇圧トランスＴの一次側巻線Ｎ１に流
れる電流を、ＦＥＴＱ１０によってオンオフすること
により、昇圧トランスＴの二次側巻線Ｎ２に高電圧を発
生させ、この高電圧を多倍圧整流回路１によって整流し
た後、制限抵抗Ｒ０２を介して直流の高電圧を出力する
ようになっている。

【００２２】その際、出力電圧が所定の電圧及び電流に
一定となるように、定電圧及び定電流制御を行うように
構成されている。

【００２３】ところで、この実施例では、図２に破線で
示すように、出力電圧検出用の電流Ｉａが多倍圧整流回
路１のダイオードＤＡ２とコンデンサＣ２との接続点９
から出力電圧検出用の抵抗Ｒ０５Ｃを介して、多倍圧制
御回路１の出力端側に抵抗Ｒ０１を介して流れる。その
ため、出力電流検出回路４で検出すべき出力電流Ｉｂに
出力電圧検出用の大部分の電流Ｉａが流れ込むことがな
いので、出力電流検出回路４での出力電流Ｉｂの検出に
誤差が生じるのを極力軽減することができ、正確な定電
流制御を行うことが可能となる。

【００２４】また、出力電圧を可変とした場合に、それ
に伴って出力電圧検出用の電流Ｉａが変化した場合で
も、出力電流検出回路４で検出すべき出力電流Ｉｂに出
力電圧検出用の大部分の電流Ｉａが流れ込むことがない
ので、出力電圧の変化に伴う出力電圧検出用電流Ｉａの
変動が出力電流検出回路４にあまり影響せず、負荷安定
度の高い直流高圧電源装置を提供することができる。

【００２５】第二実施例図４はこの発明の第二実施例を示すものであり、前記実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、
この実施例では、無負荷状態での出力電圧の制御が可能
となるように構成されている。すなわち、この実施例で
は、図４に示すように、定電圧制御用の差動増幅器６に
定電圧を印加するためのツエナーダイオードＤ３Ｃのア
ース側に、定電圧印加用のダイオード２０と所定の定電
圧源Ｖｒｅｆが接続されている。

【００２６】このように、定電圧制御用の差動増幅器６
に定電圧を印加するためのツエナーダイオードＤ３Ｃの
一端に定電圧印加用のダイオード２０と所定の定電圧源
Ｖｒｅｆが接続されている。そのため、無負荷状態にお
いて、電流検出回路４に電流Ｉｂが流れない場合でも、
定電圧制御用の差動増幅器６には、図５に示すように、
定電圧印加用のダイオード２０と所定の定電圧源Ｖｒｅ
ｆを介して、一定の電圧（Ｖｒｅｆ−Ｖｆ−Ｖｚ）が印
加されるので、定電圧制御用の差動増幅器６によって所
定の定電圧制御が行えるように構成されている。

【００２７】その他の構成及び作用は前記実施例と同一
であるので、その説明を省略する。

【００２８】第三実施例図６はこの発明の第三実施例を示すものであり、前記実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、
この実施例では、出力がリークした時のパワーロスを軽
減するように構成されている。すなわち、この実施例で
は、図６に示すように、定電圧制御用の差動増幅器６に
定電圧を印加するためのツエナーダイオードＤ３Ｃのア
ース側に、閾値設定用のツエナーダイオードＤ４Ｃと、
ダイオードＤ５Ｃとが直列に接続されており、このダイ
オードＤ５Ｃは、レギュレータＩＣ１０の異常時停止用
の端子４に接続されている。

【００２９】このように、定電圧制御用の差動増幅器６
に定電圧を印加するためのツエナーダイオードＤ３Ｃの
アース側に、閾値設定用のツエナーダイオードＤ４Ｃ
と、ダイオードＤ５Ｃとを直列に接続し、このダイオー
ドＤ５Ｃは、レギュレータＩＣ１０の異常時停止用の端
子に接続されているので、出力がリークして出力電流が
急激に増加すると、図７に示すように、これに伴って定
電圧制御用の差動増幅器６に印加される定電圧Ｖｂも急
激に増大する。そして、この定電圧制御用の差動増幅器
６に印加される定電圧Ｖｂは、閾値設定用のツエナーダ
イオードＤ４ＣとダイオードＤ５Ｃとを介してレギュレ
ータＩＣ１０の異常時停止用の端子に印加されるため、
このレギュレータＩＣ１０の異常時停止用の端子に印加
される電圧が所定値（Ｖｂ＋Ｖｚ３＋Ｖｆ）を越える
と、レギュレータＩＣ１０が停止する。その結果、定電
圧制御用の差動増幅器６に印加される定電圧Ｖｂは、図
７に示すように、急激に低下して瞬間的にゼロまたは、
ゼロ付近となるが、レギュレータＩＣ１０の異常時停止
用の端子に印加される電圧が所定値（Ｖｂ＋Ｖｚ３＋Ｖ
ｆ）以下となると、再度レギュレータＩＣ１０が作動し
て出力電圧が立ち上がるが、この状態で出力のリークが
解消されていない場合には、上記と同様の動作を繰り返
して発振状態となり、出力リーク時のパワーロスが軽減
される。

【００３０】その他の構成及び作用は前記実施例と同一
であるので、その説明を省略する。

【００３１】第四実施例図８はこの発明の第四実施例を示すものであり、前記実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、
この実施例では、出力がショートした時のパワーロスを
軽減するように構成されている。すなわち、この実施例
では、図８に示すように、定電圧制御用の差動増幅器６
に出力電圧に応じて電圧を印加するための抵抗Ｒ０５Ｃ
の一端には、閾値設定用のツエナーダイオードＤ６Ｃと
ダイオードＤ０１Ｃとが接続されており、このダイオー
ドＤ０１Ｃの他端は、定電流検出用の差動増幅器７の一
端に接続されている。

【００３２】このように、定電圧制御用の差動増幅器６
に出力電圧に応じて電圧を印加するための抵抗Ｒ０５Ｃ
の一端には、閾値設定用のツエナーダイオードＤ６Ｃと
ダイオードＤ０１Ｃとが接続されており、このダイオー
ドＤ０１Ｃの他端は、定電流検出用の差動増幅器７の一
端に接続されているので、出力がショートして出力電流
が急激に増加すると、図９に示すように、これに伴って
定電圧制御用の差動増幅器６に印加される検出電圧Ｖａ
も急激に増大する。そして、この定電圧制御用の差動増
幅器６に印加される検出電圧Ｖａは、閾値設定用のツエ
ナーダイオードＤ６ＣとダイオードＤ０１Ｃとが接続さ
れており、このダイオードＤ０１Ｃの他端は、定電流検
出用の差動増幅器７の一端に接続されている。そのた
め、定電圧制御用の差動増幅器６に印加される検出電圧
Ｖａが、図９に示すように、閾値設定用のツエナーダイ
オードＤ６ＣとダイオードＤ０１Ｃとによる電圧降下
（Ｖｒｅｆ＋Ｖｚ２）を越えると、かかる降下電圧（Ｖ
ｒｅｆ＋Ｖｚ２）が定電流検出用の差動増幅器７の一端
に入力され、この降下電圧（Ｖｒｅｆ＋Ｖｚ２）が定電
流検出用の差動増幅器７の他端に印加される定電圧Ｖｒ
ｅｆ以上となると、出力がオフ状態となり、降下電圧
（Ｖｒｅｆ＋Ｖｚ２）が定電圧Ｖｒｅｆ以下となると、
再度オン状態となり振動を繰り返し短絡電流を低減し短
絡時のパワーロスを軽減するようになっている。

【００３３】その他の構成及び作用は前記実施例と同一
であるので、その説明を省略する。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、定電流制御特性を向上させることができ、し
かも出力電圧を可変とした場合でも負荷電流を安定させ
ることが可能な直流高圧電源装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る直流高電圧電源装置の一
実施例を示す概略回路図である。

【図２】図２はこの発明に係る直流高電圧電源装置の一
実施例を示す要部回路図である。

【図３】図３はこの発明に係る直流高電圧電源装置の一
実施例を示す回路図である。

【図４】図４はこの発明に係る直流高電圧電源装置の第
二実施例を示す要部回路図である。

【図５】図５は図４の回路の動作を示すグラフである。

【図６】図６はこの発明に係る直流高電圧電源装置の第
三実施例を示す要部回路図である。

【図７】図７は図６の回路の動作を示すグラフである。

【図８】図８はこの発明に係る直流高電圧電源装置の第
四実施例を示す要部回路図である。

【図９】図９は図８の回路の動作を示すグラフである。

【図１０】図１０は従来の直流高電圧電源装置を示す概
略回路図である。

【図１１】図１１は図１０の直流高電圧電源装置の要部
を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｔ昇圧トランス１多倍圧整流回路３出力電圧検出回路４出力電流検出回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】昇圧トランスの一次側巻線に印加される
電圧をスイッチング素子によってオンオフすることによ
って、昇圧トランスの二次側巻線に高電圧を発生させ、
この高電圧を整流回路を介して整流することにより直流
の高電圧を出力するとともに、昇圧トランスの二次側巻
線に生じる出力電圧及び出力電流を検出して定電圧及び
定電流制御を行う直流高圧電源回路において、出力電圧
検出用の大部分の電流が出力電流検出回路に流れ込まな
いように、出力電圧検出用の電流を出力電流検出回路を
迂回させる迂回路を設けることを特徴とする直流高圧電
源回路。