开关电源和图像形成装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了开关电源和图像形成装置。在开关电源中，在通过间歇驱动开关单元从输出单元输出比第一电压低的第二电压的状态下，开关单元对于开关单元被间歇驱动时的各驱动周期改变开关单元的驱动次数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产生直流(DC)电压的开关电源。
技术介绍
伴随近年来各领域中对于降低功耗的节电电子装置的需求的增加，还要求向电子装置供给电力的电源更加节电。在图15中示出作为用于电子装置的电源的一个例子的开关电源的示意性配置图。在图15中，从商用交流电源100输入的交流(AC)电压通过整流单元140被输入到变压器104中，并且，诸如场效应晶体管(FET)的开关元件108基于从控制电路144发出的信号以预定的频率执行开关操作，由此，驱动变压器104的一次侧。然后， 通过由平滑化单元141平滑化在变压器104的二次侧产生的电压，产生DC电压V。通过以预定的频率驱动开关元件108以这种方式产生希望的DC电压的开关电源被广泛使用。在这样的开关电源之中，存在如下这样的一些开关电源，该开关电源通过减少例如在电子装置不操作的节电操作期间(有时称为在轻载运行期间)开关元件108的开关次数(通过降低开关频率)来提高操作效率。轻载运行期间的开关电源的损失中的大部分是开关操作的损失，并且，为了减少这些损失，通过延长开关元件108为ON的时间(有时称为ON时段)来增加用于一个开关操作的能量。因此，尝试通过延长空闲(暂停)时段来减少每单位时间的开关次数。但是，随着空闲时段延长，开关频率降低更多，并且出现与开关操作相关联的变压器所产生的声音进入可听范围内的可能性。并且，由于该声音包含谐波成分，因此，它变为刺耳的声音。以下，将描述开关频率导致包含谐波的声音的原因。当开关频率变为几kHz或更小时，开关元件的空闲时段变得更长。作为结果，如图16所示，变压器的驱动电流波形采取 Δ函数(delta-function)波形。在这种情况下，图16A和图16B示出当通过具有Imsec的周期和5 μ sec的ON时段的单波驱动脉冲来驱动开关元件时的变压器驱动电流波形和驱动脉冲波形。图16A示出变压器的驱动电流波形，其中，纵轴表示变压器驱动电流(A)，横轴表示时间(sec)。图16B示出驱动脉冲波形，其中，纵轴表示驱动电压(V)，横轴表示时间 (sec)0在图17中示出对于这种变压器驱动电流波形执行的频率分析(快速傅立叶变换分析(有时称为FFT分析))的结果。在图17中，纵轴表示变压器驱动电流(mA),横轴表示频率(Hz)。如图17所示,具有被设为基波(fundamental wave)的开关频率的变压器驱动电流具有为多倍频率的谐波成分。变压器驱动电流采取具有被谐波成分驱动的能量的电流波形。并且，开关电源的变压器还在开关操作时被以预定的共振频率被驱动。变压器的机械共振频率还依赖于变压器的芯部形状，并且一般地在几kHz 几十kHz的频带内具有共振频率的峰值。例如，如图16所示，向开关元件施加单波驱动脉冲，并且，通过使用具有如下共振水平的变压器来驱动该装置，在该共振水平，机械共振频率接近于在大约18kHz处具有峰值的频带。在图18中示出此时从变压器产生的节拍声音(beat sound)的声压。在图18中，纵轴表示变压器的节拍声音的声压(dB)，横轴表示频率(Hz)，其中，在 开关频率被设为基波的情况下，声压包含如下的谐波，即在该谐波，包络表现出变压器的机 械共振频率特性。换句话说，当变压器的开关频率和机械共振频率相互重叠时，产生作为来 自变压器的节拍声音而进入可听范围内的刺耳的声音。作为用于减少这种来自变压器的节拍声音的产生的方法中的一种，用于通过抑制 变压器的磁场变化率来减少节拍声音的方法是已知的。常规上，为了抑制变压器的磁场变 化率，已使用了如下方法，该方法将具有大的截面面积的芯部材料用于变压器或者通过缩 短开关元件的ON时段以减少每次操作的变压器的开关电流。并且，作为通过设计变压器驱动电流波形来减少变压器的节拍声音的产生的方 法，在开关电源中设置软启动电路(soft start circuit),并且，占空比在启动操作期间的 电容器的两端的电压的斜坡上升和斜坡向下时逐渐改变。如果电流波形成为使得变压器驱 动电流波形的大小逐渐增加或者逐渐减小，那么可以减少变压器的磁通量变化，并且，作为 结果，可以减少节拍声音的产生。在例如日本专利公开No. 3567355和日本专利No. 3665984 中讨论了这种常规的方案。但是，如果对于变压器使用具有大的截面面积的芯部材料，那么变得难以减小电 源的尺寸。并且，在缩短开关元件的ON时段的方法中，虽然通过减少变压器的磁通量变化 来减少变压器的节拍声音的产生，但是，每单位时间的开关次数增加，并且，开关损失将增 加。并且，在通过软启动逐渐增加或逐渐减小变压器驱动电流波形的振幅的方法的情 况下，在轻载运行期间，当要更多地降低功耗时，由于向二次侧负载供给的能量变少，因此， 软启动的应用变得困难。这是由于，如果向二次侧供给的能量在轻载运行期间变少，那么变 得难以通过软启动电路逐渐增加或减小电流波形的振幅。并且，在常规的方法中，必须通过减少在一个开关操作中供给的能量而更多次执 行开关，或者必须在不改变在一个开关操作中供给的能量的情况下将二次侧的电容器的电 容增加数倍。前一种方法增加了开关损失，导致大大降低效率。后一种方法增加了制造成 本。换句话说，在开关电源中，希望通过减少开关次数来减少开关损失。但是，在这种情况 下，通过驱动脉冲向变压器施加的每个波的能量增加，并且产生更大的声音。
技术实现思路
本专利技术针对如下这样的开关电源，即该开关电源可在不增加变压器的尺寸并且不 增加开关损失的情况下减少在开关电源的轻载运行期间由变压器产生的节拍声音。根据本专利技术的一个方面，开关电源包括变压器；被配置为驱动变压器的一次侧 的开关单元；被配置为输出在变压器的二次侧产生的电压的输出单元；通过连续地驱动开 关单元从输出单元输出第一电压的第一输出状况；和通过间歇地驱动开关单元从输出单元 输出比第一电压小的第二电压的第二输出状况。在第二输出状况中，当开关单元被间歇地 驱动时，对于每个驱动周期开关单元的驱动次数被改变。根据本专利技术的另一方面，一种图像形成装置包括被配置为形成图像的图像形成 单元；被配置为控制图像形成单元的操作的控制单元；和被配置为向控制单元供给电力的 开关电源。该开关电源包含变压器；被配置为驱动变压器的一次侧的开关单元；被配置为输出在变压器的二次侧产生的电压的输出单元；通过连续地驱动开关单元从输出单元输出 第一电压的第一输出状况；和通过间歇地驱动开关单元从输出单元输出比第一电压小的第 二电压的第二输出状况，其中，在第二输出状况中，当开关单元被间歇地驱动时，开关单元 对于每一驱动周期改变开关单元的驱动次数。参照附图阅读示例性实施例的以下的详细描述，本专利技术的其它特征和方面将变得清晰。附图说明包含于说明书中并构成其一部分的附图示出本专利技术的示例性实施例、特征和方 面，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。图1示出根据第一示例性实施例的开关电源的示意性配置图。 图2示出开关电源的基本配置。图3示出开关电源的控制IC的内部配置。图4示出开关电源的轻载运行期间的操作波形的例子。图5示出根据第一示例性实施例的开关电源的电路配置。图6示出根据第一示例性实施例的开关电源的轻载运行期间的操作波形。图7示出根据第一示例性实施例的开关电源的轻载运行期间的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源，包括：变压器；被配置为驱动变压器的一次侧的开关单元；以及被配置为输出在变压器的二次侧产生的电压的输出单元；其中，该开关电源以如下输出状况操作：通过连续地驱动开关单元以从输出单元输出第一电压的第一输出状况；和通过间歇地驱动开关单元以从输出单元输出比第一电压低的第二电压的第二输出状况，其中，在第二输出状况中，当开关单元被间歇地驱动时，对于各驱动周期，改变对于开关单元的驱动次数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：补伽达也，林崎实，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：