JPH0568942B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 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、テレビジヨン装置などに用い
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
スを昇圧トランス６に入力し、その２次側に巻線
比に応じて昇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、平滑回路により高圧の直流電圧Ｖ１
を得る。

一方、端子１，２からは所望の負荷の制御特性
にしたがつて定められた周波数の交流をトランス
５に印加する。トランス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
がつてトランス５の２次側には、第２図に示すよ
うな前記の直流電圧Ｖ１と端子１，２から入力さ
れた交流を昇圧して得た交流Ｖ２が重畳された電
圧Ｖ１＋Ｖ２が発生され、出力端子７から負荷に
給電される。

第２図に示すように、出力電圧はトランス６に
より昇圧された電圧Ｖ１を中心にトランス５によ
つて昇圧された交流電位が重畳されたものとな
る。

上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、このためコストが高く、またトラン
スは比較的大型の部品なので装置全体の小型化を
阻む欠点がある。また、第２図に示す高圧値流電
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、および高圧出力
部と他の低圧部分の絶縁にかなりのコストがかか
る欠点がある。さらに、所望の負荷制御特性を得
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止し、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を詳
細に説明する。

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１２で示されてい
るものは昇圧トランスで、この昇圧トランス１２
の１次側の一端にはスイツチングトランジスタ２
０のコレクタが接続されており、このスイツチン
グトランジスタ２０により昇圧トランス１２の１
次側に対する給電の断続が行なわれる。すなわ
ち、スイツチングトランジスタ２０のベースは発
振器２１の出力により制御される。

一方昇圧トランス１２の１次側の他端はトラン
ジスタ２６、抵抗２２、２７〜２９、ダイオード
２５、チヨークコイル２４、平滑用のコンデンサ
２３から構成された公知のチヨツパ型スイツチン
グレギユレータが接続されている。このスイツチ
ングレギユレータは後に詳述するように制御用の
IC３０により制御される。

昇圧トランス１２の２次側にはダイオード１
３、コンデンサ１４、放電用抵抗１５から成る整
流、平滑回路が接続されており、昇圧トランス１
２により昇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１６を介して電圧として検出される。検
出電圧はコンデンサ１７により積分（平滑）さ
れ、さらに過電流保護用の抵抗１９を介して制御
用IC３０の１および16番ピンにフイードバツク
される。

制御用IC３０は図示するように16本のピンを
有しており、制御入力に応じてスイツチンングレ
ギユレータのスイツチング動作を制御するもので
ある。10〜12番ピンには図示するようにスイツチ
ングレギユレータが接続される。５番、６番ピン
に接続された抵抗３１、コンデンサ３２はスイツ
チング周波数を決定する時定数である。また、２
番ピン、３番ピンに接続された抵抗３４、コンデ
ンサ３３はIC３０内の誤差増幅器のフイードバ
ツク回路を形成している。さらに抵抗３６，３７
はIC３０のデツドタイムコントロール用の抵抗、
コンデンサ３５はリツプル除去用のものである。

また、IC３０の２番ピン、すなわち誤差増幅
器の一入力には発振器３８の出力が接続されてい
る。この発振器の構成については詳述する。発振
器３８の出力電圧は抵抗３９，４０により決定さ
れる。コンデンサ４１はリツプル除去用のもので
ある。

第４図に第３図のスイツチングレギユレータ制
御用IC３０の内部構造を詳細に図示する。

第４図において７、12番ピンに接続されたブロ
ツク４２は5Vの基準電圧を生成するレフアラン
スレギユレータ、ブロツク４３はローボルテージ
ストツプ、ブロツク４４は発振器である。符号４
５で示されているものは0.1Vの電源、４６はデ
ツドタイムコンパレータ、４７はアンドゲート、
４８はPWM（パルス幅変調）コンパレータ、４
９，５０はともに誤差増幅器である。また、５１
はインバータ、５２はＴフリツプフロツプ、５
３，５４はナンドゲート、５７，５８は電流増幅
用のトランジスタである。

第５図Ａ〜Ｃに第４図のIC３０の各部の波形
を示す。

第５図Ａは11番ピンの出力波形を、第５図Ｂは
５番ピンの波形、すなわち発振器４４に接続され
た抵抗３１、コンデンサ３２による時定数により
規定される波形を、また、第５図Ｃは３番ピンの
波形、すなわち、PWMコンパレータの入力波形
である。

第６図は第３図の発振器３８の構成を示してい
る。

抵抗３９，４０により形成された電位はオペア
ンプ６８、抵抗７７，７８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
路は出力電圧６６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７５、抵抗７６により所定のレベルに
調節され、抵抗７０，７１，７３、コンデンサ６
９，７２，７４およびオペアンプ６７から成るフ
イルタ回路に入力され、入力６５に重畳された正
弦波を発生する。

第７図に発振器２１の回路の一例を示す。ここ
ではオペアンプ８６を用いた発振器を示してい
る。オペアンプ８６の＋入力には抵抗８５，９０
で形成されたしきい値が入力されるとともに抵抗
８３を介して自己の出力がフイードバツクされ
る。また、出力端子、一入力間には発振周波数を
規定する抵抗８７、コンデンサ９１から成る時定
数回路が接続されている。発生された３角波は抵
抗８１，８２でそのゲインを調整され、電力増幅
を行なうスイツチングトランジスタ８０のベース
に入力される。トランジスタ８０のコレクタは電
流制限用の抵抗７９を介して電源電圧Vccに接続
されるとともに、スイツ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がハイレベル、ロ
ーレベル出力を繰り返すことにより方形波パルス
が形成される。第８図は第７図のオペアンプ８６
の一入力端子の波形を示している。符号９２，９
４はオペアンプ８６の＋入力端子の入力しきい値
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８７が
充電されるので、時定数に応じて−入力端子の電
圧が上昇し、これがレベル９２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８７が放電され、時定数に応じ
て−入力端子の電圧が減少する。この区間では帰
還抵抗８３により＋入力端子のしきい値電圧はレ
ベル９４となつており、−入力電圧がこのレベル
に達すると再びオペアンプ１２２は反転する。こ
のような動作を繰り返すことによりトランジスタ
８０が断続され、電流増幅されたその出力により
第３図のスイツチングトランジスタ２０が駆動さ
れる。

次に以上の構成における動作につき説明する。

第３図において、負荷１８を流れた高圧電流は
全て抵抗１６を介してトランスに戻る。この電流
を検出抵抗１６で検出し、コンデンサ１７で積分
する。負荷電流に対応した電圧は制御用IC３０
内のオペアンプ４９，５０から構成された誤差増
幅器で基準電圧と比較される。オペアンプ４９は
定電流制御用として働き、オペアンプ５０は過電
流保護用として働く。

第９図に示すように、オペアンプ４９の−入力
端子の電位は抵抗３９，４０の分割電位９７に前
記のようにして発振器３８によつて得られた正弦
波６６が重畳された電圧波形となる。

制御用IC３０は内部の誤差増幅器に負荷電流
（あるいは電圧）に応じた検出電圧を与えること
により、負荷電流（あるいは電圧）を一定にする
ようにスイツチングレギユレータの出力を制御す
る。したがつて、上記のように検出電圧にさらに
正弦波を重畳させた信号を制御用IC内部の誤差
増幅器の基準電圧として与えることによりスイツ
チングレギユレータの発生電力を変化させ、２次
側の高圧出力の電圧を振動させることができる。

ここで第１０図に本実施例における入出力の関
係を示しておく。

ここで横軸は制御用IC３０の２番ピンの電圧
を、縦軸は高圧出力電圧を示している。ここで符
号９７で示す破線は抵抗３９，４０の基準電圧
で、前記のように制御用ICに入力される制御電
圧は発振器３８によりこの電圧９７の上下に振動
させられる。制御用IC３０、トランジスタ２６
によるスイツチングレギユレータの増幅率は直線
６１で示すように線形であり、上記の正弦波を制
御用IC３０に入力することにより、第３図のダ
イオード１３のアノードに正弦波を重畳した高圧
波形５９を得ることができる。

以上のようにして、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つた高圧電源にお
いて、従来の交流重畳方式で得られる交流を重畳
させた高圧出力と同等の出力を得ることができ
る。以上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
同等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
で重畳交流を低周波に設定する場合にもトランス
の大型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
なり、コストを低減できる。

以上では負荷電流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、負荷電圧を一定に制御するような高圧電源装
置においても本発明が実施できるのはもちろんで
ある。定電圧制御を行なう場合には負荷１８と並
列に分圧抵抗を挿入し、負荷電圧に応じた検出電
圧を形成し、この検出電圧を上記と同様に制御用
ICの制御入力とすればよい。

以上に示した実施例では発振器３８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、発振器２６の波形は一定の周波数とし
たが、所望の負荷特性に応じて変化させることも
考えられる。

［効果］ 高圧DC出力に交流を重畳させる事により、良
好な画像を得る事が出来る。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、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、負荷電流または
負荷電圧を基準値と比較することにより１次側断
続手段を制御する手段と、前記基準値を所定周波
数にしたがつて変化させ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の構成を示した回路
図、第２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図における制
御用ICの構成を詳細に示した回路図、第５図Ａ
〜Ｃは制御用ICの各部の電圧波形を示した波形
図、第６図は第３図における発振器３８の構成を
詳細に説明した回路図、第７図は第３図の発振器
２１の構成を示した回路図、第８図は第７図の回
路の出力を示した波形図、第９図は制御用ICに
入力される制御入力信号を示した波形図、第１０
図は本発明装置における入出力関係を示した線図
である。 １２……昇圧トランス、２１，３０……発振
器、３０……制御用IC、２０，２６……スイツ
チングトランジスタ。

Claims (1)

【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、負荷電流または
   負荷電圧を基準値と比較することにより１次側断
   続手段を制御する手段と、前記基準値を所定周波
   数にしたがつて変化させる手段を設けたことを特
   徴とする高圧電源装置。