JPH04308458A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH04308458A
JPH04308458A JP3071949A JP7194991A JPH04308458A JP H04308458 A JPH04308458 A JP H04308458A JP 3071949 A JP3071949 A JP 3071949A JP 7194991 A JP7194991 A JP 7194991A JP H04308458 A JPH04308458 A JP H04308458A
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Koji Suzuki
鈴木 孝二
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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】
【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。
【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。
【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。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。
【0004】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。
【0005】
【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、高耐圧スイッチング素子の電流を制御し、
且つ、スイッチング期間を時分割し、放電の開始直後、
すなわちコレクタ電圧が高いときはコレクタ電流を小さ
くし、負荷容量の放電が進んでコレクタ電圧が低くなる
にしたがってコレクタ電流を増やして、立下がり速度を
増やすようにするもので、詳しく電源装置をつぎの(1
),(2)のとおりに構成するものである。
【0006】(1)コンバータトランスと、該コンバー
タトランスの出力を整流し容量性負荷が接続される出力
端に供給する整流器と、前記出力端とグランド間に接続
されたスイッチング素子と、該スイッチング素子を、出
力端−グランド間電圧の低下にしたがい徐々に電流が増
大するように制御する制御手段とを備えた電源装置。
【0007】(2)制御手段は、予め記憶手段に記憶さ
れているデータにしたがって制御を行うものである前記
(1)記載の電源装置。
【0008】(3)スイッチング素子に印加される電圧
を検出する電圧検出手段を設けると共に、制御手段は前
記電圧検出手段の出力に応じて前記スイッチング素子を
制御するものとした前記(1)記載の電源装置。
【0009】
【作用】前記(1),(2)の構成により、スイッチン
グ素子の電流は、出力端−グランド間電圧が低下するに
したがい増大するので、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することができる。
【0010】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。 (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CP
U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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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、PWM
回路2の出力は停止される。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。
【0014】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Q
2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。
【0015】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。
【0016】(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。CPU・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。
【0017】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。
【0018】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。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
【0019】(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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】
【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。
【0026】請求項3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。
【図面の簡単な説明】
【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
【符号の説明】 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  コンバータトランスと、該コンバータ
    トランスの出力を整流し容量性負荷が接続される出力端
    に供給する整流器と、前記出力端とグランド間に接続さ
    れたスイッチング素子と、該スイッチング素子を、出力
    端−グランド間電圧の低下にしたがい徐々に電流が増大
    するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
    る電源装置。
  2. 【請求項2】  制御手段は、予め記憶手段に記憶され
    ているデータにしたがって制御を行うものであることを
    特徴とする請求項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】  スイッチング素子に印加される電圧を
    検出する電圧検出手段を設けると共に、制御手段は前記
    電圧検出手段の出力に応じて前記スイッチング素子を制
    御するものとしたことを特徴とする請求項1記載の電源
    装置。
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