JPS61109460A - 高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野１ 本発明は高圧電源装置に係り、さらに詳細には複写機、
プリンタ、テレビジョン装置などに用いられる高圧電源
装置に関する。

［従来技術］ 上記のような高圧電源装置の一つとして、第１図に示す
ような回路が複写機の帯電器制御などに多く用いられて
いる。

第１図に示す回路は高圧の直流に所望の交流を重畳した
高圧電流を発生させる回路である。同図の端子３．４か
ら矩形波（あるいは正弦波）パルヌをシＮｆｌ・ランス
６に入力し、その２次側に巻線１１：に応じてジノ圧さ
れた交流を発生させ、これをダイオード８、コンデンサ
９および負荷抵抗１０から成る整流、１１滑回路により
高圧の直流電圧Ｖｌを１′する。

力、端子１．２からは所望の負荷の制御特性にしたがっ
て定められた周波数の交流をトランス５に印加する。　
　ｌ−ランス５の２次側の一端にはトランス６の高圧直
流出力が接続されており、したがってトランス５の２次
側には、第２図に示すような前記の直流電圧Ｖｌと端子
ｌ、２から入力された交流を９１圧して得た交流ｖ２が
重畳された電１＋：Ｖｌ＋Ｖ２が発生され、出力端子７
から負荷に給′１１ｒ、される。

第２図に示すように、出力電圧はトランス６によりシ１
圧された電圧Ｖｌを中心にトランス５によって５：１圧
された交流電位が重畳されたものとなる。

Ｌ記のような交流を重畳させた高圧を発生させる従来構
成は直流系と交流系の２系統のトランスを必要とし、こ
のためコストか高く、またＩ・ランスは比較的大型の部
品なので装Ｖ１全体の小Ｊ（ＩＩ化をｊｆｌむ欠点があ
る。また、第２図に示す高紙直流゛市圧Ｖ１は多くの場
合数ＫＶと高圧なことが多く、トランス５の１〜２次間
の絶縁、および高ｊ１：出力部と他の低圧部分の絶縁に
かなりのコスＩ・ががかる欠点がある。さらに、所ｑ＃
の負荷制御特性な得るために重畳交流を低周波にしたい
場合にはトランス５の磁気飽和を避けるためにトランス
５が大型化してしまう欠点がある。

［目　的］ 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、直流に交流
を重畳させる事により、複写機などにおいては帯電ムラ
を防１トし、良好な画像を得ることができる高圧電源装
置を提供することを目的とする。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｊ１第
３図に本発明による電源装置の回路構成の一例を示す。

第３図において符号１４で示されているものはシＪ、Ｊ
Ｅ）ランスで、この電圧トランス１４の１次側の一端に
は抵抗１２、電解コンデンサ１３から成るフィルタを介
して低圧の直流電圧Ｖｃｃが印加される。１次側の他端
にはスイッチングトランジスタ２８のコレクタが接続さ
れており、このスイッチングトランジスタ２８により昇
圧トランス１４の１次側に対する給電制御が行なわれる
。

シＮＩ：）ランス１４の２次側にはダイオード暑５、コ
ンデンサ１６、放電用抵抗１７から成る整流、平滑回路
が接続されており、昇圧トランス１４により）１圧され
た電圧が直流に変換されて負荷１８に給電される。負荷
１８に流れる負荷電流は検出抵抗１９を介して電圧とし
て検出される。

検出電圧はコンデンサ２０により積分（平滑）され、さ
らに抵抗２１．２２から成るバイアス回路を経てオペア
ンプなどから構成された誤差増幅器２５の十入力に導か
れる。上記の抵抗１９〜２２およびコンデンサ２０によ
って高圧電流検出回路２９が構成される。

誤差増幅器２５の一人力には低圧の電源’ｉｌｔ圧Ｖｃ
ｃを基準電圧発生器３０を構成する抵抗２３．２４によ
り分圧して得た基準電圧が榮えられる。誤差増幅器２５
の出力３１は交流発振ム２６に入力され、交流発振器２
６を制御する。

第４図に第３図の交流発振器２６の詳細な構成を示す。

誤差増幅器２５の出力３１はオペアンプ５７、抵抗５４
．５５により構成されたコンパレータ回路に入力される
。このコンパレータ回路は交流発振器２６の出力電圧３
２と入力電圧を比較することによりその出力に矩形波を
発生する。矩形波のゲインは可変抵抗５２、抵抗５３に
より所定のレベルに調節され、抵抗４７．４８．５０、
コンデンサ４６．４９．５１、およびオペアンプ５６か
ら成るフィルタ回路に入力され、入力３１に重畳された
正弦波を発生する。

第５図にこの様子を示す。第５図において符号３１は誤
差増幅！２５の誤差電圧出力で、この電圧３１に振幅３
６を有する正弦波が重畳されて出力３２が発生される。

交流発振器２６により発生された正弦波３２はＰＷＭ　
（パルス幅変調器）２７に入力される。

ＰＷＭ２７の１１１力する矩形波３３はスイッチングＩ
・ランジスタ２８のベースに入力されており、ＰＷＭ２
７は負荷電流に応じてスイッチングトランジスタ２８の
スイッチングパルス幅を制御する。

第６図にＰＷＭ２７の構成を詳細に示す。

交流発振器２６の出力は抵抗６４．ダイオード６３、抵
抗６２の直列接続を介して、３角波発生器として機能す
るコンパレータの十人力に導かれる。接続点８５、すな
わちオペアンプ６８の十人力には７Ｌ源電圧Ｖｃｃの抵
抗５８．５９の分圧点８９の電ｌ「日がダイオード６０
、抵抗６１を介して接続されている。コンパレータ６８
の一人力はコンデンサ６９によって接地されている。

コンパレータ６８の出力端子は抵抗６５を介して電源電
圧にプルアップされ、さらに帰還抵抗６６を介して十人
力に帰還がかけられている。

コンパレータ６８の出力は抵抗６７．７０を介してオペ
アンプ７３の十人力に接続されている。

抵抗６７．７０の接続点はコンパレータ６８の一人力と
接続されている。

コンパレータ７３の一人力には電源電圧Ｖｃｃの抵抗７
１．７２の分圧点８７の電圧が与、えられている。コン
パレータ７３は帰還抵抗７４を有し、その出力は抵抗７
５により電源電圧にプルアップされている。コンパレー
タ７３の出力は抵抗７６を介してＩ・ランジスタフ７の
ベースに１１４！されている。

トランジスタ７７のエミッタは接地されており、コレク
タは抵抗７８を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている
。またトランジスタ７７のコレクタは抵抗７９．８０を
それぞれ介して直列に接続されたトランジスタ８１．８
２０ベースに１と統されている。トランジスタ８１のエ
ミッタは１１１．４ｉ＋’。

８３を介して電源電圧に接続され、トランジスタ　　　
イ８２のエミッタは接地されている。トランジスタ８１
．８２のコレクタ、エミッタの接続点の電圧は１１（抗
８４を介してスイッチングトランジスタ２８のベースに
Ｕ、えられる。

第７図に第６図中の各接続点の電圧を示す。

第７図において符号８６Ａ、８６Ｂは接続点８６の異な
った電位変化をそれぞれ示している。

３角波の下端の電位９２はコンパレータ６８の出力が低
レベルのとき、 Ｖ！＋２＝　ｆｆｏ！１−Ｖｆ）　＊　−＋Ｉｆ　Ｊｌ
：　ｈｈをＶで示し、さらに語学により各抵抗ないし接
続点を示している（以下の式においても同様）。また、
Ｖｆはダイオードの順方向電位を示している。

また３角波の−１一端の電位９３．９４はコンパ１／−
夕６８が高レベルのときの電位であり、入力される交流
発振器２６の出力電圧３２のレベルにより制御される。

このとき電位９２は Ｒ８２＋Ｒ８４ Ｖ９２　（Ｖｃｃ−Ｖ３２　　Ｖｆ）　＊　　　　　　
　　　＋Ｖ３２　＋ｖ　ｆＲ１３５＋Ｒ８Ｂ＋Ｒ８２＋
Ｒ８４ となり、電位Ｖ３２によって変化し、９３の電位になっ
たり、９４の電位になったりする。なお、接続点６８の
３角波の傾きは抵抗６７、コンデンサ６９の時定数によ
り定まる。

また、電位８７は接続点８７の電位であり。

Ｖ９５　＝Ｖｅ　７　＝ＶＣＣ１１− Ｒ７１＋Ｒ７２ により一義的に定まり、この電位８７と、前記゛電位８
６の電位をコンパレータ８７により比較することにより
符号８８Ａ、８８Ｂで示ごれるような矩形波のパルスが
形成される。

接続点８６の電圧波形が波形８６Ａの場合にはコンパレ
ータ７３の出力波形は波形１１８Ａのようになり、接続
点８６の波形が波形８６１１の場合にはコンパレータ７
３の出力波形は波形８８Ｂのようになる。

以１−に示したように、３角波の下端の電位９２、接続
点８７の電位、抵抗６７、コンデンサ６９で定まる時定
数が一定なので、交流発振器２６の出力３２の変化によ
らずコンパレータ７３の出力オフ時間は＠７図に符号９
８．１０１で示ずように常に等しくなり、またオン時間
は交流発振器２６の出力に応じて符号９９．１００で示
すように調節される。

このようにして得られた矩形波パルスはトランジスタ７
７．８１．８２、抵抗７６．７８〜８０．８３．８４で
構成される電流増幅回路で所定ゲインにより増幅されて
大電流のスイッチング１ランジスタ２８が駆動される。

Ｔ’ＷＭ２７の出力波形を簡略に第８図に示す。

ＰＷＭ２７の出力波形３３はそのオフ時間４５が１：ζ
に一定で、オン期間４４が交流発振器２６の出力３２に
より調節されたものとなる。

次に以Ｉの構成における動作につき説明する。

第３１５４において、負荷１８を流れた高圧電源は仝て
１１ξ抗１９を介してトランスに戻る。この電流を検出
抵抗１９で検出し、コンデンサで積分する。この電位は
負電位となり、誤差増幅器２５の動作域を外れるので、
抵抗２１．２２でバイアスを加え、誤差増幅器２５の動
作域に移動した電位が誤差増幅器２５に入力される。

誤差増幅器２５では抵抗２２．２３で形成した基準電位
と、加えられた前記の＋側入力が比較される。すなわち
、十人力の方が高ければ高レベルを出力し、その逆の場
合は低レベルを出力し、両者が同電位で安定状態を保つ
。

第５図に示したように誤差増幅器２５の出力３１に交流
発振器２６で発生されたｉＥ弦波が１ｊ　４１！。

され、波形３２が得られる。この波形３２と第３図の接
続点３４の高圧出力の関係を第９図番コ示す。ここで横
軸は交流発振器２６の出力３２の゛電圧を縦軸は高圧出
力３４の電圧を示している。

ＰＷＭ２７、およびシ１．ＦＴニドランス１４における
噌幅率は直線４３で示すように線形であり、ＰＷＭ２７
に正弦波を入力することにより、接続点３４　　　。

に高電圧にレベルシフトされた正弦波を発生ずることが
できる。

以１．のようにして、高圧出力電流の積分値が一定とな
るような定電流出力をもった高圧電源において、従来の
交流重畳方式で得られる交流を重畳さゼた高圧出力と同
等の出力を得ることができる。１Ｊ１−のような構成に
よれば、高圧出力の強度を所定の周波数で変化させるこ
とにより、従来と回Ａの出力波形を得ているので、従来
の交流系のトランスを省略でき、電源部を著しく小型に
形成できる。当然ながら、交流系のトランスがないので
Φ畳交流を低周波に設定する場合にもトランスの大７１
１１化にから来る制約がなくなるので、設計作業も楽に
なる。また、高圧を取り扱う接続点が少なくなるので、
他の低圧部分との絶縁処理も楽にな４１、コストを低減
できる。

１゛１１−でｌオ負荷電疏を一定にするような定電流制
御を行なう高圧電源装置における実施例を示したが、ｆ
′１荷電圧を一定に制御するような高圧電源装置１にお
いても本発明が実施できるのはもちろんである。

第１θ図は前記の第３図に対応し、定電圧制御を行なう
場合の実施例を示している。ここでは１１１１記と同一
ないし相当部材には同一符号を伺し、その詳細な説明は
省略する。

第１Ｏ図の実施例では誤差増幅器２５に人力する電圧を
負荷電圧に対応した電圧としている。すなわち、誤差増
幅器２５の一人力には負荷１８に対する印加電圧を抵抗
１７．１９により分圧し、コンデンサ２０により積分し
た電位が入力されている。誤差増幅器２５の一人力はツ
ェナーダイオード２５Ａによりプルアップされている。

このツェナーダイオード２５Ａは第３図の抵抗２１．２
２に対応する回路で、そのツェナー電圧により入力電圧
を誤差増幅器２５の動作域に保つ働きをする。また誤差
増幅器２５の十人力端子には電源電圧Ｖｃｃを抵抗２３
．２４により分圧した基準電圧が加えられている。した
がって、本実施例の場合、誤差増幅器２５は抵抗２３．
２４の分圧に対応して定められた所定の基準電圧と負荷
電圧との誤差信号を出力する。

ＩＩ！差増幅器２５の後段の交流発振器２６、ＰＷＭ２
７の動作は前記と同様であり、したかっ−Ｃ本実施例に
よれば高圧出力電圧の積分値が一定となるような定電圧
出力をもった高圧電源において、前記と同様の効果を得
ることができる。

以りの実施例では４圧トランスの１次側の低圧電源を断
続させるスイッチングトランジスタを制御することによ
り高圧出力を制御しているが、スイッチングトランジス
タを固定周波数により断続させ、’ｙｌ圧トランスの１
次側低圧電源の電力を制御するような構成も考えられる
。

第１１図はこのような構成の一例を示している。第１１
図ではスイッチングトランジスタ２８は固定周波数の発
振器１１０により励振されており、シ１圧）・ランス１
４の他端に対する電源電圧Ｖｃｃをシリーズレギュレー
タ１１７により制御している。シリーズレギュレータ１
１７の動作は第ｔｏｌ−４と同様に構成されたγ差増幅
器２５、交流発振器２６により制御される。

第１２図に発振器１１０の回路の一例を示す。

ここではオペアンプ１２２を用いた発信器を示している
。オペアンプ１２２の十人力には抵抗１、２０−１２３
で形成されたしきい値が入力されるとともに抵抗１２６
を介して自己の出力がフィードバックされる。また、出
力端子、−人力間には周波数を規定する抵抗１２４、コ
ンデンサ１２５から成る時定数回路が接続されている。

発生されたパルス波は、抵抗１２７を介し電流増幅を行
なうスイッチングトランジスタ１２９のベースに入力さ
れる。ｉ・ランジスタ１２９のコレクタは電流制限用の
抵抗１３０を介して電＆Ｉ　’ＩＩｃ圧Ｖｃｃに接続さ
れるとともに、スイッチングトランジスタ２８のベース
と接続される。

周知のようにこのような発振回路ではしきい値を基準と
してオペアンプ１２２がハイ１／ベル、ローレベル出力
を繰り返すことにより力彫波パルスが形成される。第１
３図は第１２図のオペｆンプ１２２の一入力端子の波形
を示１．ている。ミリ７２Ａ、７２Ｂはオペアンプ１２
２の→−入力端（。

の入力しきい値レベルで、出力がハイかローかでいずれ
かに切り換わる。ハイレベル区間Ｐではコンデンサ１２
５が充電されるので、時定数に応じて一入力端子の電圧
が」：昇し、これがレベル７２Ａに達した時点でアンプ
はローレベルに切り換わる。ローレベル区間Ｑではコン
デンサ１２５が放電され、時定数に応じて一入力端子の
電圧が減少する。この区間では帰還抵抗１２６により→
・入力端子のしきい値電圧はレベル７２Ｂとなっており
、−入力端子がこのレベルに達すると再びオペアンプ１
２２は反転する。このようん動作を繰り返すことにより
トランジスタ１２９が断続され、゛電流増幅されたその
出力により第１１図のスイッチング］・ランジスタ２８
が駆動される。

・方、トランジスタ２８と反対側の昇圧トランス置４の
１次巻線の一端はトランジスタ１１４．１１５、抵抗１
１１−１１３．１１５から構成さねたシリーズレギュレ
ータ１１７に接続される。

このシリーズレギュレータ１１７の入力には前記と同様
の交流発振器２６が接続されており、負荷電圧を一定に
するように制御された正弦波が入カフ される。シリーズレギュレータ１１７は入力される正弦
波に応じて電源から昇圧トランス１４に供給する電力を
変化させる。なお第１１図において符号１３で示されて
いるのは平滑用コンデンサである。

このような構成によっても２次側に高圧を発生させるこ
とができ、この場合にも前記と同様の効果を得ることが
できる。

以上に示した実施例では交流発振器２６の出力する交流
波形は正弦波として示したが、矩形波、ノコギリ波、三
角波など所望の波形を用いることができる。これにより
負荷の性質に応じて所望の変動パターンで出力強度を変
化させることができる。これは従来の技術思想から見る
と、所望の波形の交流を高圧直流出力に重畳させる動作
に対応する。また、交流発振器２６の波形は一定の周波
数としたが、所望のｆ″ｉ荷特性に応じて変化させるこ
とも考えられる。

［効　果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シＩ
圧手段の１次側を断続して２次側に高圧出力をｆ！）る
高圧電源装置において、２次側高圧出力の強度を所定周
波数にしたがって制御する手段を設けた構成を採用して
いるため、低コストでコンパクトな構成により交流を重
畳させたのと同等の波形を有する高圧出力を得ることが
できる優れた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】

第１図は従来の高圧電源装置の構成を示した回路図、ｆ
ｆ１２図は第１図の回路における出力を示した波形図、
第３図以下は本発明の一実施例を説明するもので、第３
図は本発明による高圧電源回路の構成を示した回路図、
第４図は第３図における交流発振器の構成を詳細に示し
た回路図、第５図は交流発振器の出力を示した波形図、
第６図は第３図におけるＰＷＭの構成を詳細に示した回
路図、第７図は第６図の各接続点の波形を示した波形図
、第８図はＰＷＭの出方を示した波形図、第９図は本発
明装置における人出方関係を示した線図、ｆｉ目０図は
本発明の異なった実施例を示した回路図、第１１図は第
１０図の実施例をさらに変形した構成を示す回路図、第
１２図ｔ」第１１図中の発振器の構成を示した回路図、
第１３図は第１２図のオペアンプの一人カ端ｒ−の電圧
波形を示した線図である。 １４・・・分圧トランス　１５・・・ダイオード１６．
２０・・・コンデンサ １９〜２４・・・抵抗　　２５・・・誤差増幅器２６・
・・交流発振器　　２７・・・ＰＷＭ２８・・・スイッ
チングトランジスタ １１０・・・発振器 １１７・・・シリーズレギュレータ Ｍ開’Ｈ６１−１１Ｊａ４６０　　（７）ε　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　蔵ご 詔δ＋８ ｒ−１１ハゼ人 Ｃ〕　　　　０ ・、　　　ム よ壽可Ｊ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）昇圧手段の１次側を断続して２次側に高圧出力を
   得る高圧電源装置において、２次側高圧出力の強度を所
   定周波数にしたがって制御する手段を設けたことを特徴
   とする高圧電源装置。
2. （２）前記出力強度制御手段により前記昇圧手段に対す
   る電力の断続、または印加電力量を制御することにより
   ２次側高圧用力強度を制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の高圧電源装置。
3. （３）２次側高圧出力の負荷電流ないし電圧の積分値が
   一定値になるよう定電流または定電圧制御を行なう制御
   手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の高圧電源装置。
4. （４）前記定電流または定電圧制御回路として誤差増幅
   手段を設け、この誤差増幅手段の出力により前記出力強
   度制御手段を制御することを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載の高圧電源装置。
5. （５）前記誤差増幅手段の出力に所定波形の交流を重畳
   する手段を設け、この手段の出力により前記出力強度制
   御手段を制御することを特徴とする特許請求の範囲第３
   項または第４項に記載の高圧電源装置。