JP7362422B2

JP7362422B2 - Power supply device and image forming device

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Publication number: JP7362422B2
Application number: JP2019195265A
Authority: JP
Inventors: 信行内山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2039-10-28
Also published as: JP2021069254A

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 apparatus equipped with 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。 2. Description of the Related Art In order to effectively utilize power supplied from a commercial AC power source via an outlet and to suppress high-frequency noise, a power supply device including a power factor correction circuit is sometimes used. Power supply devices equipped with power factor correction circuits are broadly divided into dedicated power supply devices with a power factor close to 100%, and simple power supply devices consisting of a single converter with a power factor of around 90%. Ru. For example, Patent Document 1 proposes a switching power supply device including a power factor correction circuit that improves the power factor with one converter.

特開２００２－２４７８４３号公報．Japanese Patent Application 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 mentioned above, a bypass capacitor that removes high frequency noise generated from the switching element is connected in parallel between the output side terminals of the diode bridge. There are issues such as: When high-frequency noise flows into the pattern wiring of a printed circuit board, voltage ripples occur due to the impedance of the pattern wiring. If 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 increase. In addition, especially when high frequency noise occurs on the ground (GND) line side, high frequency noise also occurs at the ground terminal of the control IC that controls the switching power supply, and there is a risk that the control IC may malfunction due to the high frequency noise input from the ground terminal. . Furthermore, in the switching power supply device proposed in Patent Document 1, input voltage from a commercial AC power supply is directly applied to the diode bridge via a filter circuit. Therefore, the bypass capacitor requires a capacitor with a withstand voltage higher than the peak voltage of the input voltage, resulting in an increase in 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 was made under such circumstances, and an object of the present invention is to suppress the rise 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 configuration.

（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 having an AC voltage a rectifier circuit that rectifies the inductor, and a series circuit in which an inductor and a rectifier are connected in series, the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding. and the series circuit connected between the connection point and the connection point, one end of which is connected to the other end of the second primary winding, the other end of which is connected to the second output terminal, and the series circuit is in an on state. or a switching element that is turned off; a first capacitor having one end connected to the other end of the first primary winding and the other end connected to the second output terminal; and a first capacitor having one end connected to the second output terminal; a second capacitor connected to the output terminal of the first primary winding and having 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 comprising an image forming means for forming an image on a sheet, and a power supply device for supplying power to the image forming means, the power supply device comprising a first primary power source 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 and rectifying an alternating current voltage, an inductor, a rectifier, and a rectifier. are connected in series, and are connected between the first output terminal and a connection point where one end of the first primary winding and one end of the second primary winding are connected. a switching element, one end of which is connected to the other end of the second primary winding, the other end of which is connected to the second output terminal, and which is switched to an on state or an off state; a first capacitor connected to the other end of the first primary winding and the other end connected to the second 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, an increase in noise terminal voltage due to switching noise can be suppressed 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Cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser beam printer according to an embodiment 実施例のスイッチング電源装置の回路図Circuit diagram of a switching power supply device according to an 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Diagram explaining the current route of the switching power supply device of the embodiment

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。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the embodiments described below will be described using an example of an image forming apparatus that is an example of an electronic device equipped with a switching power supply device to which the present invention is applied. It is not limited to forming devices.

［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 the configuration of a laser beam printer 100 (hereinafter referred to as 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 includes a photosensitive drum 101 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit 102 that charges the surface of the photosensitive drum 101 to a uniform potential, scanning the surface of the photosensitive drum 101 with a laser beam, It includes an exposure device 109 that forms an electrostatic latent image. Further, the printer 100 includes a developing section 103 that attaches toner and develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101 rotating in the direction of the arrow in the figure. The exposure device 109 also includes a laser diode 109a that emits laser light according to image information, and a rotating polygon mirror 109b that deflects the laser light emitted from the laser diode 109a. The laser beam deflected by the rotating polygon mirror 109b is irradiated onto the photosensitive drum 101 via an optical lens and a folding 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 onto the sheet S supplied from the paper feed cassette 104 in the transfer unit 105, and the sheet S with the transferred toner image is conveyed to the fixing device 106. be done. The fixing device 106 includes a fixing roller 106b that has a heater inside and heats the toner on the sheet S, and a pressure roller 106a that presses the sheet S sandwiched between the fixing roller 106b. The toner image on S is heated and pressurized to fix it on the sheet S. The sheet S with the toner image fixed thereon is conveyed and discharged onto the tray 107 . The photosensitive drum 101, charging section 102, developing section 103, and transfer section 105, which form an image on a sheet in this way, constitute an image forming section (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 108, and the low voltage power supply 108 supplies power to a drive unit such as a motor and a control unit 110. The control unit 110 controls the image forming operation by the image forming unit and the conveying operation of the sheet S. Furthermore, when forming an image on the sheet S, the control unit 110 performs control to supply power from the commercial AC power source to the heater of the fixing device 106 prior to image formation, so that the temperature of the fixing roller 106b is equal to or higher than that of the toner image. Temperature control is performed so that the temperature is 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 the configuration of the switching power supply device 200 described as the 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. Furthermore, the switching power supply device 200 includes an electrolytic capacitor 207 (hereinafter also referred to as capacitor 207) which is a first capacitor, and a bypass capacitor 211 (hereinafter also referred to as capacitor 211) which is a second capacitor. There is. Further, the switching power supply device 200 includes a diode 209 and a capacitor 210 on the secondary side of the transformer 206. The transformer 206 also has a primary winding 206a (first primary winding), 206b (second primary winding), and a secondary winding 206c. The polarities of are set to be opposite to each other as shown by the 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 an AC plug 201 is connected to an outlet, AC voltage is input to the switching power supply device 200 from a commercial AC power source (not shown). The input AC voltage is input to the diode bridge 203 via the filter circuit 202. The diode bridge 203 has input side terminals 203a and 203b, and output side terminals 203c (first output terminal) and 203d (second output terminal). The diode bridge 203 performs full-wave rectification of the AC voltage input from the input side terminals 203a and 203b, and outputs it 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。 An output 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 connected to the primary winding 206b. 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 output side terminal 203d 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 depending on an input voltage applied to the gate terminal from the control IC. With the above-described connection configuration, the electrolytic capacitor 207 is connected in parallel with the series-connected primary windings 206a and 206b of 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 an anode terminal of a diode 209, and a cathode terminal is connected to one end of a capacitor 210. Capacitor 210 has one end connected to the cathode terminal of diode 209 and the other end connected to the other end of secondary winding 206 of transformer 206 . The charging voltage of capacitor 210 is output to an external load connected to switching power supply 200 as output voltage Vo of switching power supply 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 from the control IC (not shown) to the gate terminal of the FET 208. When the FET 208 is turned on, the voltage at the connection point where the primary windings 206a and 206b of the transformer 206 are connected is divided by the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 by the number of turns of each of the primary windings 206a and 206b. voltage. The divided voltage is also the voltage on the cathode terminal side of the diode 205. At this time, if the output voltage at the output side terminal 203c of the diode bridge 203 is higher than the divided voltage, the output current from the output side terminal 203c of the diode bridge 203 becomes the following current. Flows on 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, if the divided voltage is higher than the output voltage of the output terminal 203c of the diode bridge 203, no output current flows from the output terminal 203c of the diode bridge 203. The output voltage of the diode bridge 203 is clamped at 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。 In this way, when the FET 208 is in the on state, the voltage at the connection point where the primary windings 206a and 206b of the transformer 206 are connected is equal to the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 and the voltage of the primary windings 206a and 206b. This is the voltage divided by the number of turns. Therefore, by increasing the number of turns of the primary winding 206a than the number of turns of the primary winding 206b, the divided voltage becomes lower, and even if the output voltage of the diode bridge 203 is lower, the output current flows from the output terminal 203c. It turns out. Further, when the external load (not shown) connected to the switching power supply device 200 is approximately constant and the output voltage Vo is stable, the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 is approximately constant; The divided voltage also becomes a substantially constant voltage. In the diode bridge 203, the AC voltage which is a sine wave is full-wave rectified, so the output voltage at the output side terminal 203c of the diode bridge 203 changes in a sine wave shape, so the waveform of the output current also changes in a substantially sine wave shape. become. Therefore, the switching power supply device 200 can obtain power supply characteristics with 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 the feedback signal from the feedback control section (not shown) that outputs a feedback signal indicating the voltage value of the output voltage Vo based on the state of the output voltage Vo of the transformer 206. Performs on/off control of FET 208. That is, the control IC controls the voltage induced in the secondary winding 206c by changing the on-state time and duty (time ratio of on-state and off-state) of the FET 208 based on the feedback signal. . On the secondary side of the transformer 206, a diode 209 and a capacitor 210 rectify and smooth the voltage induced in the secondary winding 206c, thereby stabilizing the output voltage Vo.

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。 A capacitor 211 shown in FIG. 2 is a capacitor for bypassing switching noise generated when the FET 208 is switched from an off state to an on state or from an on state to an off state. As described above, when 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 the output voltage of the terminal 203c of the diode bridge 203 is higher than the divided voltage, , an 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 at the output side terminal 203c of the diode bridge 203 is the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 clamped by the voltage divided by the primary winding 206a and the primary winding 206b. Ru. Therefore, the voltage across the capacitor 211 is the difference voltage between the peak voltage of the input voltage from the commercial AC power source and the divided voltage. On the other hand, when the capacitor 211 is connected in parallel between the output side terminals 203c and 203d of the diode bridge 203, the voltage across the capacitor 211 is the difference between the peak voltage of the input voltage from the commercial AC power supply and the ground (GND). It becomes a differential voltage. Therefore, in the connection configuration of the capacitor 211 shown in FIG. 2, the breakdown voltage of the capacitor 211 can be lowered compared to the case where the capacitor 211 is connected in parallel between the output side terminals 203c and 203d of the diode bridge 203.

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。 In addition, the electrolytic capacitor 207 has a large capacitance of several hundred μF to several thousand μF in order to output a stable voltage even in the event of a momentary power outage, and to suppress heat generation due to ripple current flowing through the electrolytic capacitor 207 to a predetermined value or less. Consists of a capacitor. On the other hand, since the capacitor 211 is installed for the purpose of absorbing high frequency noise, it is constituted by a small capacitor of 0.1 μF to several μF, which has low impedance characteristics at high frequencies. Specifically, for the capacitor 211, a film capacitor or a ceramic capacitor, which is a capacitor with 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。 [Flow of low frequency current and high frequency current 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 an off state to an on state or from an on state to an off state. FIG. 3A is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the diagram) of a high-frequency current flowing immediately after the FET 208 is switched from an off state to an on state. As shown in FIG. 3(a), immediately after the FET 208 switches from the off state to the on state, it returns to the capacitor 211 from 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. 3(b) shows a case where the output voltage at 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 shown in FIG. 3(a). FIG. 3 is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the diagram) of a low-frequency current flowing through the circuit. 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, diode 205, primary winding 206b, and FET 208. Note that, 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, no low frequency current flows.

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。 Next, FIG. 3(c) is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the diagram) of a high-frequency current flowing immediately after the FET 208 is switched from an on state to an off state. Immediately after the FET 208 is switched from the on state to the off state as shown in FIG. 3(c), a high frequency current flows from the capacitor 211, via the inductor 204, the diode 205, and the primary winding 206a, and returns to the capacitor 211. FIG. 3(d) shows a case where the output voltage at 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 shown in FIG. 3(c). FIG. 3 is a diagram showing a current route (indicated by a thick arrow in the diagram) of a low-frequency current flowing through the circuit. As shown in FIG. 3(d), 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, diode 205, primary winding 206a, and capacitor 207. . Note that when the output voltage of the output side 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, no low frequency current flows.

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 currents shown in FIGS. 3(b) and 3(d) flow through 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 output side terminal 203c of the diode bridge 203 and the connection point between the capacitor 207 and the primary winding 206a, the high-frequency current is generated as follows. Flows on 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. 3(a). 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. 3(c). The high frequency current contains a lot of switching noise of the FET 208. Therefore, when a high frequency current flows near the diode bridge 203, noise components included in the high frequency current are easily transmitted to the input side of the diode bridge 203, which becomes a factor that increases the noise terminal voltage. Focusing on the current routes of the high frequency current shown in FIGS. 3(a) and 3(c), it can be determined that the high frequency current is flowing in a position away from the output side terminal 203c of the diode bridge 203. Therefore, noise components included in the high frequency current are difficult 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 a 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. The switching power supply device 200 emits 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. 3(c), it can be seen that the high frequency current that flows when the FET 208 switches from the on state to the off state does not flow to the source terminal side of the FET 208 or to 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 becomes less susceptible to the influence of 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 explained above, in this embodiment, the bypass capacitor 211 is connected 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 placed. This makes it possible to provide a configuration in which switching noise generated when the FET 208 is switched from an on state to an off state and from an off state to an on state is difficult to be transmitted to the input side terminals 203a and 203b of the diode bridge 203. As a result, an increase in the noise terminal voltage can be suppressed. Further, by disposing the bypass capacitor 211 between the output side terminal 203c of the diode bridge 203 and the electrolytic capacitor 207, the withstand voltage required for the bypass capacitor 211 can be lowered.

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。 Furthermore, 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, the influence of noise terminal voltage on other products connected to the same outlet can be suppressed. The input current input to the printer 100 includes an input current to the fixing device 106, which is supplied with an approximately sinusoidal AC current input from a commercial AC power source as is, and a switching power supply for supplying power to the load. 200, and a current input to the terminal 200. 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 have a high power factor. Note that the same effect can be obtained even if the series circuit of the inductor 204 and the diode 205 is configured with the connection positions reversed. Specifically, the reversed configuration is 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 this 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
２０８ＦＥＴ
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

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 an alternating current voltage;
A series circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, and a connection point where the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding are connected. the series circuit connected between;
a switching element, one end of which is connected to the other end of the second primary winding, the other end of which is connected to the second output terminal, and which is switched to an on state or an off state;
a first capacitor having one end connected to the other end of the first primary winding and the other end connected to the second output terminal;
a second capacitor having 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 comprising:

The power supply device according to claim 1, wherein the second capacitor has a smaller capacity than the first capacitor.

3. The power supply device according to claim 1, wherein a withstand voltage of the second capacitor is lower than a peak voltage of the AC voltage input to the rectifier circuit.

The power supply according to any one of claims 1 to 3, wherein the series circuit allows current to flow when the output voltage of the first output terminal is higher than the voltage of the connection point. Device.

When the switching element is in the on state, 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. The power supply device according to claim 4.

The power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the rectifier circuit performs full-wave rectification of the alternating current voltage.

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 where 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, characterized in that:

an image forming means for forming an image on the sheet;
a power supply device that supplies power to the image forming means;
An image forming apparatus comprising:
The power supply device includes:
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 an alternating current voltage;
A series circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, and a connection point where the first output terminal, one end of the first primary winding, and one end of the second primary winding are connected. the series circuit connected between;
a switching element, one end of which is connected to the other end of the second primary winding, the other end of which is connected to the second output terminal, and which is switched to an on state or an off state;
a first capacitor having one end connected to the other end of the first primary winding and the other end connected to the second output terminal;
a second capacitor having 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 comprising: