JP3051488B2 - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JP3051488B2 JP3051488B2 JP3071949A JP7194991A JP3051488B2 JP 3051488 B2 JP3051488 B2 JP 3051488B2 JP 3071949 A JP3071949 A JP 3071949A JP 7194991 A JP7194991 A JP 7194991A JP 3051488 B2 JP3051488 B2 JP 3051488B2
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- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
- Developing For Electrophotography (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
タ,複写機の現像バイアス用交流電源等の電源装置に関
するものである。
タ,複写機の現像バイアス用交流電源等の電源装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、現像バイアス用の交流電源は、低
周波の昇圧用トランスを用いることが多かった。ところ
が近年、方形波より、デューティを3:7もしくは4:
6にした偏デューティの矩形波の方が現像の諸特性が優
れていることがわかってきた。そこで、本出願人はトラ
ンスの偏磁を避け、トランスを小型化するために、高周
波コンバータで負荷容量を充電し、高耐圧トランジスタ
で放電することによって任意のデューティの矩形波を得
る方式を提案し、実用化してきた。
周波の昇圧用トランスを用いることが多かった。ところ
が近年、方形波より、デューティを3:7もしくは4:
6にした偏デューティの矩形波の方が現像の諸特性が優
れていることがわかってきた。そこで、本出願人はトラ
ンスの偏磁を避け、トランスを小型化するために、高周
波コンバータで負荷容量を充電し、高耐圧トランジスタ
で放電することによって任意のデューティの矩形波を得
る方式を提案し、実用化してきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来は、高周
波DC−DCコンバータで負荷容量を充電し、高耐圧の
スイッチング素子で該負荷容量を放電することによって
高速の立上がり,立下がりを持つ偏デューティの高圧パ
ルス出力を得ている。この方式における最も重要な部品
はスイッチング素子で、高耐圧,大電流、且つ高速のス
イッチング特性が要求される。現段階においては、高耐
圧のトランジスタが最適の素子であるが、高電圧領域で
のコレクタ電流の許容値は著しく制限され、所望の立下
がり速度を得るためには、高価な高耐圧トランジスタを
並列に複数個用いる必要がある。
波DC−DCコンバータで負荷容量を充電し、高耐圧の
スイッチング素子で該負荷容量を放電することによって
高速の立上がり,立下がりを持つ偏デューティの高圧パ
ルス出力を得ている。この方式における最も重要な部品
はスイッチング素子で、高耐圧,大電流、且つ高速のス
イッチング特性が要求される。現段階においては、高耐
圧のトランジスタが最適の素子であるが、高電圧領域で
のコレクタ電流の許容値は著しく制限され、所望の立下
がり速度を得るためには、高価な高耐圧トランジスタを
並列に複数個用いる必要がある。
【0004】さらに、トランジスタのhfeのバラツキ
を考慮すると、コレクタ電流の最大許容範囲から十分マ
ージンを取る必要があり、トランジスタの能力を十分生
かすことができていない。
を考慮すると、コレクタ電流の最大許容範囲から十分マ
ージンを取る必要があり、トランジスタの能力を十分生
かすことができていない。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、高耐圧スイッチング素子を多数用いずに高速
で立ち下がる出力を得ることのできる、容量負荷用の電
源装置を提供することを目的とするものである。
たもので、高耐圧スイッチング素子を多数用いずに高速
で立ち下がる出力を得ることのできる、容量負荷用の電
源装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、電源装置をつぎの(1)〜(4)のとおり
に構成するものである。
成するため、電源装置をつぎの(1)〜(4)のとおり
に構成するものである。
【0007】(1)コンバータトランスの2次側の出力
端に接続される容量性負荷を充電し た後放電させる電源
装置において、前記コンバータトランスの2次側の出力
を整流し、前記容量性負荷に電圧供給する整流回路と、
前記出力端とグランド間に接続されるスイッチング素子
と、前記スイッチング素子をオンオフ制御するととも
に、前記容量性負荷の放電のために前記スイッチング素
子のオン時前記コンバータトランスの動作を停止させ、
前記容量性負荷の充電電圧の低下に従い前記出力端から
前記スイッチング素子へ流れる放電電流のピーク値を徐
々に増加させるように前記スイッチング素子の駆動を制
御する制御手段と、を有することを特徴とする電源装
置。
端に接続される容量性負荷を充電し た後放電させる電源
装置において、前記コンバータトランスの2次側の出力
を整流し、前記容量性負荷に電圧供給する整流回路と、
前記出力端とグランド間に接続されるスイッチング素子
と、前記スイッチング素子をオンオフ制御するととも
に、前記容量性負荷の放電のために前記スイッチング素
子のオン時前記コンバータトランスの動作を停止させ、
前記容量性負荷の充電電圧の低下に従い前記出力端から
前記スイッチング素子へ流れる放電電流のピーク値を徐
々に増加させるように前記スイッチング素子の駆動を制
御する制御手段と、を有することを特徴とする電源装
置。
【0008】(2)前記スイッチング素子はトランジス
タであり、前記制御手段は前記トランジスタのベースに
供給するベース電圧を徐々に増加させることを特徴とす
る前記(1)記載の電源装置。
タであり、前記制御手段は前記トランジスタのベースに
供給するベース電圧を徐々に増加させることを特徴とす
る前記(1)記載の電源装置。
【0009】(3)前記制御手段は、前記ベース電圧を
増加させるためのデータを記憶した記憶手段を有するこ
とを特徴とする前記(2)記載の電源装置。
増加させるためのデータを記憶した記憶手段を有するこ
とを特徴とする前記(2)記載の電源装置。
【0010】(4)前記出力端の電圧を検出する検出回
路を有し、前記制御手段は、前記検出回路により検出さ
れる電圧が低下することに応じて前記ベース電圧を増加
させることを特徴とする前記(2)記載の電源装置。
路を有し、前記制御手段は、前記検出回路により検出さ
れる電圧が低下することに応じて前記ベース電圧を増加
させることを特徴とする前記(2)記載の電源装置。
【0011】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
【0012】(実施例1) 図1は実施例1である“現像バイアス用電源”のブロッ
ク図、図2はその各部の電圧波形図である。図1におい
て、1はマイクロコンピュータ(以下CPUと記す)で
メモリ(記憶手段)等の周辺装置も内部に含むものであ
る。該CPU・1は図示されないプリンタ(複写機)本
体のシーケンスコントローラとバスライン或いは通信ポ
ートで接続され、シーケンス信号の授受を行う。第1の
カウンタ6は、CPU・1の基準クロックを繰返し周波
数f1(100KHz )に逓減する。第2のカウンタ7
は、さらに繰返し周波数f2(2KHz )でデューティ
7:3の低周波信号を作りだす。
ク図、図2はその各部の電圧波形図である。図1におい
て、1はマイクロコンピュータ(以下CPUと記す)で
メモリ(記憶手段)等の周辺装置も内部に含むものであ
る。該CPU・1は図示されないプリンタ(複写機)本
体のシーケンスコントローラとバスライン或いは通信ポ
ートで接続され、シーケンス信号の授受を行う。第1の
カウンタ6は、CPU・1の基準クロックを繰返し周波
数f1(100KHz )に逓減する。第2のカウンタ7
は、さらに繰返し周波数f2(2KHz )でデューティ
7:3の低周波信号を作りだす。
【0013】高周波コンバータトランスT1の1次側の
スイッチング素子Q1は、PWM回路2によって制御さ
れる。PWM回路2の出力は、繰返し周波数f1で、そ
のパルス幅はCPU・1によって制御される。
スイッチング素子Q1は、PWM回路2によって制御さ
れる。PWM回路2の出力は、繰返し周波数f1で、そ
のパルス幅はCPU・1によって制御される。
【0014】コンバータトランスT1の2次側の昇圧出
力は、整流器D1で整流された後、図2の(ハ)に示す
ように、出力端子P1に接続された負荷容量を充電して
いく。
力は、整流器D1で整流された後、図2の(ハ)に示す
ように、出力端子P1に接続された負荷容量を充電して
いく。
【0015】出力端子P1の出力は、電圧検出回路4で
所定比に分圧されコンパレータ3に入力される。コンパ
レータ3は、該電圧検出回路4の出力と基準電圧発生回
路5の出力を比較して比較結果をCPU・1に出力す
る。出力端子P1の出力が所定レベルに達すると、PW
M回路2の出力は停止される。
所定比に分圧されコンパレータ3に入力される。コンパ
レータ3は、該電圧検出回路4の出力と基準電圧発生回
路5の出力を比較して比較結果をCPU・1に出力す
る。出力端子P1の出力が所定レベルに達すると、PW
M回路2の出力は停止される。
【0016】PWM回路2の出力が停止して、出力端子
P1出力が放電によってしきい値以下になるとコンパレ
ータ3の出力が反転してPWM回路2が再び出力を開始
する。
P1出力が放電によってしきい値以下になるとコンパレ
ータ3の出力が反転してPWM回路2が再び出力を開始
する。
【0017】高耐圧トランジスタQ2は、図2の
(ハ),(ニ),(ホ)に示すように、第2のカウンタ
7の出力と同期してオン,オフされる。高耐圧トランジ
スタQ2オン時はPWM回路2の出力は停止される。高
耐圧トランジスタQ2オン時に、D/Aコンバータ8
は、(ニ)に示すようにCPU・1のプログラミングに
よって高耐圧トランジスタQ2の電流を出力端子1−グ
ランド間電圧の低下にしたがい増大するように変化させ
る。即ちD/Aコンバータ8の出力電圧をVdとする
と、高耐圧トランジスタQ2のコレクタ電流のピーク値
Ipは、概略、 Ip=Vd/R4 に押えられ、最大許容電流に対するマージンを小さくす
ることができる。よって(ハ)に示すように、従来例が
高耐圧トランジスタを2〜3個並列に接続して得ていた
出力を、本実施例では1個のトランジスタでより高速の
立下がりで得ることができる。
(ハ),(ニ),(ホ)に示すように、第2のカウンタ
7の出力と同期してオン,オフされる。高耐圧トランジ
スタQ2オン時はPWM回路2の出力は停止される。高
耐圧トランジスタQ2オン時に、D/Aコンバータ8
は、(ニ)に示すようにCPU・1のプログラミングに
よって高耐圧トランジスタQ2の電流を出力端子1−グ
ランド間電圧の低下にしたがい増大するように変化させ
る。即ちD/Aコンバータ8の出力電圧をVdとする
と、高耐圧トランジスタQ2のコレクタ電流のピーク値
Ipは、概略、 Ip=Vd/R4 に押えられ、最大許容電流に対するマージンを小さくす
ることができる。よって(ハ)に示すように、従来例が
高耐圧トランジスタを2〜3個並列に接続して得ていた
出力を、本実施例では1個のトランジスタでより高速の
立下がりで得ることができる。
【0018】周波数f1,f2、出力デューティ、PW
M回路2の出力のパルス幅、D/Aコンバータ8の制御
シーケンス等は、予めCPU・1内のメモリに記憶され
ているデータに基づいて決定される。なお、前述の決定
を一部ハードウエアにより行うこともできる。
M回路2の出力のパルス幅、D/Aコンバータ8の制御
シーケンス等は、予めCPU・1内のメモリに記憶され
ているデータに基づいて決定される。なお、前述の決定
を一部ハードウエアにより行うこともできる。
【0019】(実施例2) 図3は、実施例2のブロック図であり、図4は同実施例
の説明図である。本実施例は、実施例1における基準電
圧をCPU・1で制御するようにしたものである。CP
U・1の出力をD/Aコンバータ21でアナログに変換
してコンパレータ3及び高耐圧トランジスタQ2のベー
スに入力する。
の説明図である。本実施例は、実施例1における基準電
圧をCPU・1で制御するようにしたものである。CP
U・1の出力をD/Aコンバータ21でアナログに変換
してコンパレータ3及び高耐圧トランジスタQ2のベー
スに入力する。
【0020】基準電圧をCPU・1で制御することで、
図4に示すようにコンパレータ3のしきい値を容易に切
換えることが可能になる。
図4に示すようにコンパレータ3のしきい値を容易に切
換えることが可能になる。
【0021】図4にしきい値を複数設けてPWM回路2
の出力パルス幅を制御した例を示す。
の出力パルス幅を制御した例を示す。
【0022】図4の(イ)で出力端子P1の出力がしき
い値Bに達すると、PWM回路2のパルス幅を所定量だ
け短くする。このため負荷容量の充電カーブは、なだら
かになる。しきい値Aに達するとPWM出力は停止され
る。(ロ)はしきい値を3つ設けてPWM回路2の出力
パルス幅を0まで含めて3レベルに切換えたものであ
る。高耐圧トランジスタQ2のベースへのD/A出力
は、図2に示すと同様に制御される。
い値Bに達すると、PWM回路2のパルス幅を所定量だ
け短くする。このため負荷容量の充電カーブは、なだら
かになる。しきい値Aに達するとPWM出力は停止され
る。(ロ)はしきい値を3つ設けてPWM回路2の出力
パルス幅を0まで含めて3レベルに切換えたものであ
る。高耐圧トランジスタQ2のベースへのD/A出力
は、図2に示すと同様に制御される。
【0023】(実施例3) 図5は、実施例3の説明図である。本実施例の回路構成
は、図3と全く同じである。
は、図3と全く同じである。
【0024】本実施例では、出力電圧に応じて高耐圧ト
ランジスタQ2のコレクタ電流を制御しようとするもの
である。高耐圧トランジスタQ2のオンのタイミングに
なると、コンパレータ3のしきい値を(イ)に示すよう
に、レベルCへ切換える。電圧検出回路4の出力がレベ
ルCを通過すると、コンパレータ3のしきい値をDへ切
換えると共に高耐圧トランジスタQ2へのD/A出力を
1ステップ上げる。同様に、電圧出力がDレベルを超え
るとしきい値をFに切換えると共に、Q2へのD/A出
力をさらに1ステップ上げる。電圧出力が、Fレベルを
超えるとしきい値を0に切換え、Q2へのD/Aコンバ
ータ21の出力を最大レベルに切換える。高周波コンバ
ータトランスT1の1次側のスイッチング素子Q1は、
図5の(イ),(ロ)に示すように、実施例2と同様に
制御される。
ランジスタQ2のコレクタ電流を制御しようとするもの
である。高耐圧トランジスタQ2のオンのタイミングに
なると、コンパレータ3のしきい値を(イ)に示すよう
に、レベルCへ切換える。電圧検出回路4の出力がレベ
ルCを通過すると、コンパレータ3のしきい値をDへ切
換えると共に高耐圧トランジスタQ2へのD/A出力を
1ステップ上げる。同様に、電圧出力がDレベルを超え
るとしきい値をFに切換えると共に、Q2へのD/A出
力をさらに1ステップ上げる。電圧出力が、Fレベルを
超えるとしきい値を0に切換え、Q2へのD/Aコンバ
ータ21の出力を最大レベルに切換える。高周波コンバ
ータトランスT1の1次側のスイッチング素子Q1は、
図5の(イ),(ロ)に示すように、実施例2と同様に
制御される。
【0025】なお、以上の各実施例をつぎのa,b,c
に示すように変形できる。
に示すように変形できる。
【0026】a.実施例1〜実施例3において、コンバ
ータトランス2次側に負荷電流の検出回路を設け、その
検出出力を第2の基準電圧と第2のコンパレータで比較
して、コンバータ1次側制御用のPWM回路2の出力を
制限もしくは停止させる。
ータトランス2次側に負荷電流の検出回路を設け、その
検出出力を第2の基準電圧と第2のコンパレータで比較
して、コンバータ1次側制御用のPWM回路2の出力を
制限もしくは停止させる。
【0027】b.前記aにおいて、第2の基準電圧や第
2のコンパレータを用いる代りに、アナログスイッチに
よって電圧検出出力と電流検出出力を時分割で切換え
て、コンパレータ3に入力し、基準電圧も同時にデータ
を切り換えてD/Aコンバータ21に入力する。
2のコンパレータを用いる代りに、アナログスイッチに
よって電圧検出出力と電流検出出力を時分割で切換え
て、コンパレータ3に入力し、基準電圧も同時にデータ
を切り換えてD/Aコンバータ21に入力する。
【0028】c.前記aにおいて、負荷電流検出出力と
しきい値との比較は、スイッチング素子Q1のオン時の
タイミング中にコンパレータ3で行われ、その他のタイ
ミングではコンパレータ3で電圧検出出力の比較が行わ
れる。
しきい値との比較は、スイッチング素子Q1のオン時の
タイミング中にコンパレータ3で行われ、その他のタイ
ミングではコンパレータ3で電圧検出出力の比較が行わ
れる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力端を短絡するスイッチング素子の電流を、出力端−
グランド間電圧の低下にしたがい増大するようにしてい
るので、スイッチング素子の最大許容電流に対するマー
ジンを小さくでき、スイッチング素子を多数用いる必要
がなく、また高速で立下がる出力を得ることができる。
出力端を短絡するスイッチング素子の電流を、出力端−
グランド間電圧の低下にしたがい増大するようにしてい
るので、スイッチング素子の最大許容電流に対するマー
ジンを小さくでき、スイッチング素子を多数用いる必要
がなく、また高速で立下がる出力を得ることができる。
【0030】請求項4記載の発明では、スイッチング素
子に印加されている電圧を検出して、スイッチング素子
の電流を制御しているので、前記マージンをより正確に
確保することができる。
子に印加されている電圧を検出して、スイッチング素子
の電流を制御しているので、前記マージンをより正確に
確保することができる。
【図1】 実施例1のブロック図
【図2】 実施例1の各部波形図
【図3】 実施例2のブロック図
【図4】 実施例2の説明図
【図5】 実施例3の説明図
1 マイクロコンピュータ D1 整流器 Q2 高耐圧トランジスタ
Claims (4)
- 【請求項1】 コンバータトランスの2次側の出力端に
接続される容量性負荷を充電した後放電させる電源装置
において、 前記コンバータトランスの2次側の出力を整流し、前記
容量性負荷に電圧供給する整流回路と、 前記出力端とグランド間に接続されるスイッチング素子
と、 前記スイッチング素子をオンオフ制御するとともに、前
記容量性負荷の放電のために前記スイッチング素子のオ
ン時前記コンバータトランスの動作を停止させ、前記容
量性負荷の充電電圧の低下に従い前記出力端から前記ス
イッチング素子へ流れる放電電流のピーク値を徐々に増
加させるように前記スイッチング素子の駆動を制御する
制御手段と、 を有することを特徴とする電源装置。 - 【請求項2】 前記スイッチング素子はトランジスタで
あり、前記制御手段は前記トランジスタのベースに供給
するベース電圧を徐々に増加させることを特徴とする請
求項1記載の電源装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、前記ベース電圧を増加
させるためのデータを記憶した記憶手段を有することを
特徴とする請求項2記載の電源装置。 - 【請求項4】 前記出力端の電圧を検出する検出回路を
有し、前記制御手段は、前記検出回路により検出される
電圧が低下することに応じて前記ベース電圧を増加させ
ることを特徴とする請求項2記載の電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071949A JP3051488B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3071949A JP3051488B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04308458A JPH04308458A (ja) | 1992-10-30 |
JP3051488B2 true JP3051488B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=13475247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3071949A Expired - Fee Related JP3051488B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3051488B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6686319B1 (en) | 1988-04-08 | 2004-02-03 | Her Majesty The Queen In Right Of New Zealand | Metal oxide materials |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3071949A patent/JP3051488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6686319B1 (en) | 1988-04-08 | 2004-02-03 | Her Majesty The Queen In Right Of New Zealand | Metal oxide materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04308458A (ja) | 1992-10-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000222 |
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