開關電源和圖像形成裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了開關電源和圖像形成裝置。在開關電源中，在通過間歇驅動開關單元從輸出單元輸出比第一電壓低的第二電壓的狀態下，開關單元對于開關單元被間歇驅動時的各驅動周期改變開關單元的驅動次數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及產生直流(DC)電壓的開關電源。
技術介紹
伴隨近年來各領域中對于降低功耗的節電電子裝置的需求的增加，還要求向電子裝置供給電力的電源更加節電。在圖15中示出作為用于電子裝置的電源的一個例子的開關電源的示意性配置圖。在圖15中，從商用交流電源100輸入的交流(AC)電壓通過整流單元140被輸入到變壓器104中，并且，諸如場效應晶體管(FET)的開關元件108基于從控制電路144發出的信號以預定的頻率執行開關操作，由此，驅動變壓器104的一次側。然后， 通過由平滑化單元141平滑化在變壓器104的二次側產生的電壓，產生DC電壓V。通過以預定的頻率驅動開關元件108以這種方式產生希望的DC電壓的開關電源被廣泛使用。在這樣的開關電源之中，存在如下這樣的一些開關電源，該開關電源通過減少例如在電子裝置不操作的節電操作期間(有時稱為在輕載運行期間)開關元件108的開關次數(通過降低開關頻率)來提高操作效率。輕載運行期間的開關電源的損失中的大部分是開關操作的損失，并且，為了減少這些損失，通過延長開關元件108為ON的時間(有時稱為ON時段)來增加用于一個開關操作的能量。因此，嘗試通過延長空閑(暫停)時段來減少每單位時間的開關次數。但是，隨著空閑時段延長，開關頻率降低更多，并且出現與開關操作相關聯的變壓器所產生的聲音進入可聽范圍內的可能性。并且，由于該聲音包含諧波成分，因此，它變為刺耳的聲音。以下，將描述開關頻率導致包含諧波的聲音的原因。當開關頻率變為幾kHz或更小時，開關元件的空閑時段變得更長。作為結果，如圖16所示，變壓器的驅動電流波形采取 Δ函數(delta-function)波形。在這種情況下，圖16A和圖16B示出當通過具有Imsec的周期和5 μ sec的ON時段的單波驅動脈沖來驅動開關元件時的變壓器驅動電流波形和驅動脈沖波形。圖16A示出變壓器的驅動電流波形，其中，縱軸表示變壓器驅動電流(A)，橫軸表示時間(sec)。圖16B示出驅動脈沖波形，其中，縱軸表示驅動電壓(V)，橫軸表示時間 (sec)0在圖17中示出對于這種變壓器驅動電流波形執行的頻率分析(快速傅立葉變換分析(有時稱為FFT分析))的結果。在圖17中，縱軸表示變壓器驅動電流(mA),橫軸表示頻率(Hz)。如圖17所示,具有被設為基波(fundamental wave)的開關頻率的變壓器驅動電流具有為多倍頻率的諧波成分。變壓器驅動電流采取具有被諧波成分驅動的能量的電流波形。并且，開關電源的變壓器還在開關操作時被以預定的共振頻率被驅動。變壓器的機械共振頻率還依賴于變壓器的芯部形狀，并且一般地在幾kHz 幾十kHz的頻帶內具有共振頻率的峰值。例如，如圖16所示，向開關元件施加單波驅動脈沖，并且，通過使用具有如下共振水平的變壓器來驅動該裝置，在該共振水平，機械共振頻率接近于在大約18kHz處具有峰值的頻帶。在圖18中示出此時從變壓器產生的節拍聲音(beat sound)的聲壓。在圖18中，縱軸表示變壓器的節拍聲音的聲壓(dB)，橫軸表示頻率(Hz)，其中，在 開關頻率被設為基波的情況下，聲壓包含如下的諧波，即在該諧波，包絡表現出變壓器的機 械共振頻率特性。換句話說，當變壓器的開關頻率和機械共振頻率相互重疊時，產生作為來 自變壓器的節拍聲音而進入可聽范圍內的刺耳的聲音。作為用于減少這種來自變壓器的節拍聲音的產生的方法中的一種，用于通過抑制 變壓器的磁場變化率來減少節拍聲音的方法是已知的。常規上，為了抑制變壓器的磁場變 化率，已使用了如下方法，該方法將具有大的截面面積的芯部材料用于變壓器或者通過縮 短開關元件的ON時段以減少每次操作的變壓器的開關電流。并且，作為通過設計變壓器驅動電流波形來減少變壓器的節拍聲音的產生的方 法，在開關電源中設置軟啟動電路(soft start circuit),并且，占空比在啟動操作期間的 電容器的兩端的電壓的斜坡上升和斜坡向下時逐漸改變。如果電流波形成為使得變壓器驅 動電流波形的大小逐漸增加或者逐漸減小，那么可以減少變壓器的磁通量變化，并且，作為 結果，可以減少節拍聲音的產生。在例如日本專利公開No. 3567355和日本專利No. 3665984 中討論了這種常規的方案。但是，如果對于變壓器使用具有大的截面面積的芯部材料，那么變得難以減小電 源的尺寸。并且，在縮短開關元件的ON時段的方法中，雖然通過減少變壓器的磁通量變化 來減少變壓器的節拍聲音的產生，但是，每單位時間的開關次數增加，并且，開關損失將增 加。并且，在通過軟啟動逐漸增加或逐漸減小變壓器驅動電流波形的振幅的方法的情 況下，在輕載運行期間，當要更多地降低功耗時，由于向二次側負載供給的能量變少，因此， 軟啟動的應用變得困難。這是由于，如果向二次側供給的能量在輕載運行期間變少，那么變 得難以通過軟啟動電路逐漸增加或減小電流波形的振幅。并且，在常規的方法中，必須通過減少在一個開關操作中供給的能量而更多次執 行開關，或者必須在不改變在一個開關操作中供給的能量的情況下將二次側的電容器的電 容增加數倍。前一種方法增加了開關損失，導致大大降低效率。后一種方法增加了制造成 本。換句話說，在開關電源中，希望通過減少開關次數來減少開關損失。但是，在這種情況 下，通過驅動脈沖向變壓器施加的每個波的能量增加，并且產生更大的聲音。
技術實現思路
本專利技術針對如下這樣的開關電源，即該開關電源可在不增加變壓器的尺寸并且不 增加開關損失的情況下減少在開關電源的輕載運行期間由變壓器產生的節拍聲音。根據本專利技術的一個方面，開關電源包括變壓器；被配置為驅動變壓器的一次側 的開關單元；被配置為輸出在變壓器的二次側產生的電壓的輸出單元；通過連續地驅動開 關單元從輸出單元輸出第一電壓的第一輸出狀況；和通過間歇地驅動開關單元從輸出單元 輸出比第一電壓小的第二電壓的第二輸出狀況。在第二輸出狀況中，當開關單元被間歇地 驅動時，對于每個驅動周期開關單元的驅動次數被改變。根據本專利技術的另一方面，一種圖像形成裝置包括被配置為形成圖像的圖像形成 單元；被配置為控制圖像形成單元的操作的控制單元；和被配置為向控制單元供給電力的 開關電源。該開關電源包含變壓器；被配置為驅動變壓器的一次側的開關單元；被配置為輸出在變壓器的二次側產生的電壓的輸出單元；通過連續地驅動開關單元從輸出單元輸出 第一電壓的第一輸出狀況；和通過間歇地驅動開關單元從輸出單元輸出比第一電壓小的第 二電壓的第二輸出狀況，其中，在第二輸出狀況中，當開關單元被間歇地驅動時，開關單元 對于每一驅動周期改變開關單元的驅動次數。參照附圖閱讀示例性實施例的以下的詳細描述，本專利技術的其它特征和方面將變得清晰。附圖說明包含于說明書中并構成其一部分的附圖示出本專利技術的示例性實施例、特征和方 面，并與描述一起用于解釋本專利技術的原理。圖1示出根據第一示例性實施例的開關電源的示意性配置圖。 圖2示出開關電源的基本配置。圖3示出開關電源的控制IC的內部配置。圖4示出開關電源的輕載運行期間的操作波形的例子。圖5示出根據第一示例性實施例的開關電源的電路配置。圖6示出根據第一示例性實施例的開關電源的輕載運行期間的操作波形。圖7示出根據第一示例性實施例的開關電源的輕載運行期間的控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關電源，包括：變壓器；被配置為驅動變壓器的一次側的開關單元；以及被配置為輸出在變壓器的二次側產生的電壓的輸出單元；其中，該開關電源以如下輸出狀況操作：通過連續地驅動開關單元以從輸出單元輸出第一電壓的第一輸出狀況；和通過間歇地驅動開關單元以從輸出單元輸出比第一電壓低的第二電壓的第二輸出狀況，其中，在第二輸出狀況中，當開關單元被間歇地驅動時，對于各驅動周期，改變對于開關單元的驅動次數。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：補伽達也，林崎實，
申請(專利權)人：佳能株式會社，
類型：發明
國別省市：