开关电源装置、电源系统和图像形成设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了开关电源装置、电源系统和图像形成设备。电源装置包括例如开关元件、具有第一整流元件的整流电路、和控制整流电路的输出的控制电路。特别地，电源装置包括检测流过第一整流元件的电流的检测单元、以及降低作为开关电源装置的输出的整流电路的输出的输出降低单元。当检测单元的检测结果超过预定值时，输出降低单元改变开关元件的开关状态。

Switching power supply device, power supply system, and image forming apparatus

A switching power supply device, a power supply system, and an image forming apparatus are disclosed. The power supply device includes, for example, a switching element, a rectifier circuit having a first rectifying element, and a control circuit for controlling the output of the rectifying circuit. In particular, the power supply device includes a detection unit for detecting current flowing through the first rectifying element, and an output reduction unit that reduces the output of the rectifier circuit as the output of the switching power supply device. When the detection result of the detection unit exceeds a predetermined value, the output reduction unit changes the switching state of the switching element.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源装置、电源系统和图像形成设备。
技术介绍
诸如DC/DC转换器的包括开关调节器的开关电源装置已经普遍作为用于例如图 像形成设备的电源装置。在这类电源装置中，需要大容量电容器以对于负载变化实现缓慢 的电压和电流改变。日本专利公开No. 2000-023355提出了基于通知负载阻抗中的突变的 通知信号来抑制输出电压变化的手段。开关调节器一般包括过载保护电路。然而，取决于过载保护电路的布置，开关调 节器的输出电压相对于输出电流的特性(下垂(drooping)特性)不希望地变为型特性。根据图4A，当输出电流Iout超过作为下垂起点的Ia时，输出电压Vout开 始下垂。当输出电流Iout达到作为负载短路点的让时，输出电压Vout变成零。在具有这 种型下垂特性的开关电源装置中，例如当发生了负载短路时，具有大的峰值 的电流不希望地流过开关元件和整流元件。这导致了开关元件和整流元件的低可靠性和损 坏(depletion)。
技术实现思路
因此，本专利技术解决这些问题和其它问题中的至少一个。例如，本专利技术提供一种过载 保护电路，即使在例如发生了负载短路时该过载保护电路也能够保持开关电源电路中所使 用的诸如开关元件和整流元件的元件的可靠性。应注意，通过该说明书将理解其它问题。本专利技术提供一种开关电源装置，所述开关电源装置包括开关元件；整流电路，该 整流电路包括电感器和第一整流元件，并且用于对该开关元件的输出进行整流；和控制电 路，该控制电路通过根据该整流电路的输出和预定的目标值改变该开关元件的开关状态， 控制该整流电路的输出；检测单元，该检测单元检测流过第一整流元件的电流；以及输出 降低单元，该输出降低单元在该检测单元的检测结果超过预定值时，通过改变该开关元件 的开关状态来降低作为该开关电源装置的输出的该整流电路的输出。本专利技术还提供一种电源系统，包括第一转换器，该第一转换器对输入电压进行变 压和输出；第二转换器，该第二转换器对第一转换器的输出电压进一步变压以获得第二输 出电压；切换电路，该切换电路根据被提供第二输出电压的电子装置的状态将第一转换器 的输出电压切换到高电压和低电压之一；并且，上述的开关电源装置被用作第二转换器。本专利技术还提供一种图像形成设备，包括图像形成单元，该图像形成单元在印刷材 料上形成图像；控制单元，该控制单元控制该图像形成单元的操作；以及开关电源，该开关 电源向该控制单元提供电力，该开关电源包括开关元件；电感器和第一整流元件；整流电 路，该整流电路用于对该开关元件的输出进行整流；控制电路，该控制电路通过根据该整流 电路的输出和预定的目标值改变该开关元件的开关状态来控制该整流电路的输出；检测单 元，该检测单元检测流过第一整流元件的电流；以及输出降低单元，该输出降低单元在该检测单元的检测结果超过预定值时，通过改变该开关元件的开关状态来降低作为该开关电源 的输出的该整流电路的输出。根据本专利技术，当流过包括在整流电路中的第一整流元件的电流超过预定值时，降 低开关电源装置的输出，该预定值被预先确定以辨别整流电路的输出电压是否开始下垂。 因而，由于过载时的下垂特性变为型特性，即使当例如发生负载短路时，也可保 持开关电源装置中使用的诸如开关元件和整流元件的元件的可靠性。从下面对示例性实施例的描述(参考附图)，本专利技术的更多的特征将变得清楚。附图说明图1是示出作为基础的DC/DC转换器的示例的电路图；图2是示出DC/DC转换器的基本操作示例的图；图3A和图;3B是示出当输出电流Iout表现为过大值(过载状态)时的DC/DC转 换器的操作的图；图4A是解释输出电压Vout和输出电流Iout之间的关系(下垂特性)的曲线图；图4B是解释流过电感器Ll的电流的随时间流逝的改变的曲线图；图5是示出根据第一实施例的DC/DC转换器的电路图；图6是示出当输出电流Iout表现为正常值时的操作示例的图；图7A和图7B是示出当输出电流Iout表现为过大值(过载状态)时的DC/DC转 换器的操作的图；图8A是解释输出电压Vout和输出电流Iout之间的关系的曲线图；图8B是解释流过电感器Ll的电流的随时间流逝的改变的曲线图；图9是示出根据第二实施例的开关电源装置的电路图；图10是示出当输出电流Iout表现为正常值时的操作示例的图；图IlA和图IlB是示出当输出电流Iout表现为过大值(过载状态)时的DC/DC 转换器的操作的图；图12是示出根据第三实施例的电源装置和用作负载的装置的框图；图13是示出根据第三实施例的电源装置和用作负载的装置的框图；图14是示出比较示例的电路图；图15A是示出包括开关电源装置的图像形成设备的视图；以及图15B是示出开关电源装置的应用示例的框图。具体实施例方式图1是示出作为本专利技术的基础的DC/DC转换器的示例的电路图。图2是示出DC/ DC转换器的基本操作示例的图。DC/DC转换器100的主要组件是过载保护电路101、误差放 大器102、脉宽调制(PWM)电路103、推挽电路104、作为开关元件的FET1、和整流电路105。 整流电路105包括电感器和第一整流元件，并且用于对开关元件的输出进行整流。输入电 压Vin通过电阻器Ris被提供给FET1。包括晶体管Q3和Q4的推挽电路104通过电阻器 R6连接到FETl的栅极端子。推挽电路104根据来自脉宽调制电路的脉宽调制信号执行推挽操作。包括电阻器R5、比较器PWM Amp和三角波发生器OSC的PWM电路103连接到推挽 电路104。PWM电路103根据来自误差放大器102的输出而输出用于改变开关元件的接通 率(ON duty)的脉宽调制信号。包括电阻器R3和R4、晶体管Q2、比较器Err Amp和恒压电 源Vref2的误差放大器102连接到比较器PWM Amp的反相输入端子Vp-。误差放大器102 用作如下这样的控制电路的一部分，该控制电路根据来自整流电路的输出和预定目标值改 变开关元件的开关状态以便控制和/或稳定整流电路的输出。注意，该控制电路包括误差 放大器102、PWM电路103和推挽电路。当FETl执行开关时，从FETl提供脉冲电压到电感器Ll和作为整流元件的二极管 D1。该脉冲电压被电感器Li、二极管Dl和电解电容器Cl整流为DC输出电压Vout。输出 电压Vout被由电阻器R7和R8配置成的分压电路分压，并且被提供给比较器Err Amp的非 反相输入端子Ve+。另一方面，参考电压Vref2被提供给比较器Err Amp的反相输入端子 Ve-。因此，比较器ErrAmp基于输出电压Vout的误差信息而增大/减小晶体管Q2的基极 电流，并且控制比较器PWM Amp的反相输入端子电压Vp-。从而，FETl基于输出电压Vout 的误差信息执行PWM开关，从而输出电压Vout被转换成恒定电压。开关调节器一般包括过载保护电路。图1所示的DC/DC转换器100也包括过载保 护电路101。过载保护电路101由电阻器Ris、Rl和R2，电容器C2、恒压电源Vrefl、比较器 CS Amp和晶体管Ql配置成。电阻器Ris将FETl的漏极电流Id转变为电压Vis。电压Vis 被包括电阻器Rl和电容器C2的滤波器电路平均化，并且被提供给比较器CS Amp的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种开关电源装置，所述开关电源装置包括：开关元件；整流电路，所述整流电路包括电感器和第一整流元件，并且用于对所述开关元件的输出进行整流；控制电路，所述控制电路通过根据所述整流电路的输出和预定的目标值改变所述开关元件的开关状态，控制所述整流电路的输出；检测单元，所述检测单元检测流过第一整流元件的电流；以及输出降低单元，所述输出降低单元在所述检测单元的检测结果超过预定值时，通过改变所述开关元件的开关状态来降低作为所述开关电源装置的输出的所述整流电路的输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松本真一郎，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP