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公開番号2024056577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2022163583
出願日2022-10-11
発明の名称スイッチング電源
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240416BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング電源の個体差に応じて電源効率を改善する。
【解決手段】スイッチング電源の制御手段は、停止期間において動作を継続する第一回路ブロックと、スイッチング期間においてスイッチング動作を制御し、停止期間において動作を停止する第二回路ブロックと、を有する。第一回路ブロックは、電源電圧を監視し、停止期間において、電源電圧が所定の閾値電圧よりも低くなると、停止期間を終了させてスイッチング期間に移行し、第二回路ブロックの動作を再開させる、ように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一次巻線、二次巻線、および第一補助巻線を有するトランスと、
スイッチング動作により前記一次巻線への電力の供給と遮断とを行うスイッチング素子と、
前記二次巻線に生じる電圧から生成される出力電圧をフィードバックするフィードバック手段と、
前記スイッチング動作を行うスイッチング期間と前記スイッチング動作を停止させる停止期間とを繰り返す間欠制御モードを有し、前記フィードバック手段から供給されるフィードバック電圧に応じて、前記出力電圧が目標電圧を維持するように前記スイッチング動作を制御する制御手段と、
前記第一補助巻線に生じる電圧に基づき前記制御手段に供給される電源電圧を生成する生成手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記停止期間において動作を継続する第一回路ブロックと、
前記スイッチング期間において前記スイッチング動作を制御し、前記停止期間において動作を停止する第二回路ブロックと、を有し、
前記第一回路ブロックは、前記電源電圧を監視し、前記停止期間において、前記電源電圧が所定の閾値電圧よりも低くなると、前記停止期間を終了させて前記スイッチング期間に移行し、前記第二回路ブロックの動作を再開させる、ように構成されている、スイッチング電源。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第二回路ブロックは、前記フィードバック電圧に基づき、前記スイッチング素子のオン時間、または、オフ時間の少なくとも何れか一方を制御することで、前記出力電圧を前記目標電圧に維持する演算手段を含み、
前記演算手段は、前記停止期間においてスリープし、前記スイッチング期間においてアウェイクする、請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記電源電圧と前記閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
前記スイッチング期間において前記第二回路ブロックに前記電源電圧を供給し、前記停止期間において前記第二回路ブロックに対する前記電源電圧の供給を停止する、スイッチ手段と、をさらに有し、
前記比較手段は、前記停止期間において前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低くなると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへの前記電源電圧の供給を再開させる、請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記フィードバック電圧と第二閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する第二比較手段をさらに有し、
前記第二比較手段は、前記停止期間において前記フィードバック電圧が前記第二閾値電圧を超えると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへの前記電源電圧の供給を再開させる、請求項３に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記電源電圧と前記閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
前記スイッチング期間において前記第二回路ブロックに前記電源電圧を供給し、前記停止期間において前記第二回路ブロックに対して供給される前記電源電圧を低減する、スイッチ手段と、をさらに有し、
前記比較手段は、前記停止期間において前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低くなると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへ供給される前記電源電圧を上昇させる、請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記フィードバック電圧と第二閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する第二比較手段をさらに有し、
前記第二比較手段は、前記停止期間において前記フィードバック電圧が前記第二閾値電圧を超えると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへ供給される前記電源電圧を上昇させる、請求項５に記載のスイッチング電源。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記電源電圧と前記閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
前記スイッチング期間において前記第二回路ブロックにクロック信号を供給し、前記停止期間において前記第二回路ブロックに対する前記クロック信号の供給を停止する、スイッチ手段と、をさらに有し、
前記比較手段は、前記停止期間において前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低くなると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへの前記クロック信号の供給を再開させる、請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記フィードバック電圧と第二閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する第二比較手段をさらに有し、
前記第二比較手段は、前記停止期間において前記フィードバック電圧が前記第二閾値電圧を超えると、前記第二回路ブロックへの前記クロック信号の供給を再開させる、請求項７に記載のスイッチング電源。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記電源電圧と前記閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
前記スイッチング期間において前記第二回路ブロックにクロック信号を供給し、前記停止期間において前記第二回路ブロックに対する前記クロック信号の周波数を低減する、スイッチ手段と、をさらに有し、
前記比較手段は、前記停止期間において前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低くなると、前記スイッチ手段をオフからオンに切り替え、前記第二回路ブロックへ供給される前記クロック信号の周波数を増加させる、請求項８に記載のスイッチング電源。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記第一回路ブロックに設けられ、前記フィードバック電圧と第二閾値電圧とを比較し、比較結果を出力する第二比較手段をさらに有し、
前記第二比較手段は、前記停止期間において前記フィードバック電圧が前記第二閾値電圧を超えると、前記第二回路ブロックへ供給される前記クロック信号の周波数を増加させる、請求項９に記載のスイッチング電源。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁トランスを用いたスイッチング電源の制御に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源は画像形成装置などの電子機器用の電源回路として広く普及している。特許文献１によれば、スイッチング電源の消費電力を削減するために、間欠制御が提案されている。間欠制御とは、トランスをスイッチングしているスイッチング期間とトランスのスイッチングを停止する停止期間とを一つの繰り返し周期（制御周期）とする制御方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１１２７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、低負荷状態におけるスイッチング電源の電源効率を改善するためには、間欠制御における停止期間をできるだけ長くすることが必要となる。ただし、停止期間が長すぎると、トランスの一次側に設けられる制御回路が起動不能に陥ってしまうか、起動回路が長く動作して電源効率を低下させる。一方、停止期間が短すぎれば、スイッチング回数が多くなり、十分に消費電力を低減することができない。特許文献１によれば、タイマーに一定の設定値をセットすることで、停止期間が管理されている。しかし、適切な停止期間は、スイッチング電源の個体差に応じて異なる。そのため、従来技術では、スイッチング電源の個体差に応じて、停止期間をさらに長くできる余地が残っている。そこで、本発明は、スイッチング電源の個体差に応じて電源効率を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、たとえば、
一次巻線、二次巻線、および第一補助巻線を有するトランスと、
スイッチング動作により前記一次巻線への電力の供給と遮断とを行うスイッチング素子と、
前記二次巻線に生じる電圧から生成される出力電圧をフィードバックするフィードバック手段と、
前記スイッチング動作を行うスイッチング期間と前記スイッチング動作を停止させる停止期間とを繰り返す間欠制御モードを有し、前記フィードバック手段から供給されるフィードバック電圧に応じて、前記出力電圧が目標電圧を維持するように前記スイッチング動作を制御する制御手段と、
前記第一補助巻線に生じる電圧に基づき前記制御手段に供給される電源電圧を生成する生成手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記停止期間において動作を継続する第一回路ブロックと、
前記スイッチング期間において前記スイッチング動作を制御し、前記停止期間において動作を停止する第二回路ブロックと、を有し、
前記第一回路ブロックは、前記電源電圧を監視し、前記停止期間において、前記電源電圧が所定の閾値電圧よりも低くなると、前記停止期間を終了させて前記スイッチング期間に移行し、前記第二回路ブロックの動作を再開させる、ように構成されている、スイッチング電源が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スイッチング電源の個体差に応じて電源効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
電源回路を説明する図
制御回路を説明する図
制御モードを説明する図
メインとなる制御方法を示すフローチャート
間欠制御モードを示すフローチャート
別の電源回路を説明する図
別の制御回路を説明する図
別の間欠制御モードを示すフローチャート
スリープ状態とアウェイク状態とを切り替える回路を示す図
画像形成装置を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【０００９】
＜実施例１＞
［スイッチング電源］
図１は実施例１のアクティブクランプ方式を用いたデジタル制御電源１００の概略図を示している。アクティブクランプ方式とは、スイッチング素子であるＦＥＴ１がオフしたときにトランスＴ１の一次巻線Ｐ１に発生する逆起電力からＦＥＴ１を保護する回路をいう。ここでは、アクティブクランプ回路１９０が、電圧クランプ用のコンデンサＣ２とＦＥＴ２とにより実現されている。デジタル制御電源１００は、交流電圧から直流の電圧Ｖｏｕｔ（例：２４Ｖ）を生成するスイッチング電源である。ＦＥＴは電界効果トランジスタの略称である。
【００１０】
交流電源１０は、商用電源などであり、デジタル制御電源１００に交流電圧を供給する。ブリッジダイオードＢＤ１は、交流電源１０から供給された交流を全波整流して脈流を生成する整流回路である。平滑用コンデンサＣ３は脈流を平滑化して直流を生成する平滑回路である。ここでは、平滑用コンデンサＣ３の端子間電圧がＶｉｎと定義されている。また、平滑用コンデンサＣ３の低電位側はＤＣＬと表記され、高電位側はＤＣＨと表記されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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