專利名稱：開關電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于向設備供給電力的開關電源。
背景技術：
圖9A示出常規(guī)的開關電源的配置。在圖9A中，從商用交流電源輸入的交流電壓(AC)經(jīng)由開關SWl和SW2通過由D1、D2、D3 和D4配置的二極管橋被整流，并且通過初級電解電容器(primary electrolytic capacitor) Cl 被平滑化。如果 AC 電壓是 AC 120Vrms,那么Cl的端子電壓Vh為約DC 170V。Vh經(jīng)由變壓器(trans)Tl的初級繞組被供給到作為開關元件的場效應晶體管(FET) I。另一方面，Vh還被供給到脈寬調(diào)制(PWM)控制器CONTI。如果Vh大于或等于規(guī)定值(在本例子中為DC 50V)，那么CONT I向FET I的柵極端子供給脈沖信號OUT?；谠撁}沖信號OUT，F(xiàn)ET I開始切換。當FET I開始切換時，在變壓器Tl的次級繞組線圈中感應脈沖電壓。該脈沖電壓通過次級整流二極管D5被整流，并且通過次級平滑電容器C2被平滑化。因此，C2的端子電壓Vout是大致恒定的電壓(在本例子中為DC 24V)。下面將描述該開關電源的操作。開關電源的輸出電壓Vout被供給到安裝于設備中的各模塊。設備中的各模塊為例如用于控制設備的操作的由中央處理單元(CPU)和專用集成電路(ASIC)配置的控制單元CONT 2、和諸如馬達或螺線管(solenoid)的作為能動(active)設備的致動器M?？刂菩盘朚TR從控制單元CONT 2供給到致動器M。控制單元CONT 2通過將MTR信號設為高電平(以下，稱為H電平)來驅(qū)動致動器M。相反，控制單元CONT 2通過將MTR信號設為低電平(以下，稱為L電平)來停止致動器M。在日本專利申請公開No. 10-66334中討論了這種開關電源的配置。在上面的開關電源中，當開關SWl和SW2已被關斷時，存在以下描述的問題。將使用圖9B來描述當已關斷開關SWl和SW2時的操作。在圖9B中，在時間tl，當開關SWl和SW2被關斷時，來自商用交流電源AC的電力供給(交流電壓)被切斷。在時間tl之后，開關電源基于累積于初級電解電容器Cl中的電力(電荷)進行操作。電容器Cl的端子電壓Vh從DC 170V逐漸降低。在該Vh已降低至低于規(guī)定值(在本例子中，為DC 50V)的時間t2，PWM控制器C0NT1停止OUT信號的輸出。因此，開關電源的輸出電壓Vout降低，并且，電源(設備)進入關斷狀態(tài)。因此，即使開關SWl和SW2為“關斷(0FF)”，在從時間tl到時間t2的時段t2-tl期間，也正在產(chǎn)生開關電源的輸出電壓Vout。并且，開關電源的輸出電力越小，時段t2-tl變得越長。具體地，由控制單元CONT 2和致動器M消耗的電力量越小，時段t2-tl變得越長。但是，需要更多地減少在設備待機時的電力消耗。當采取諸如停止致動器M和將控制單元CONT 2設為節(jié)電模式之類的各種措施時，在待機期間消耗的電力量極少。因此，上述的時段t2-tl變得非常長。例如，在一些情況下，該時段t2-tl為幾十秒。例如，如果設備是個人計算機(PC)或某種其它的信息設備，那么用戶可能想要增加PC的存儲器(memory)。在增加存儲器時，希望Vout已變?yōu)榱阋源_保存儲器和信息設備自身的可靠性。這是由于，如果用戶嘗試在Vout達到零之前增加存儲器，那么，在電荷仍殘留的狀態(tài)(導電狀態(tài))中(也稱為熱插拔(hot swapping))，存儲器會受損。因此，需要避免這種熱插拔。可在開關SWl和SW2被關斷之后添加存儲器。但是，即使開關SWl和SW2被關斷，Vout也不立即下降。在直到Vout下降的時段t2-tl期間，用戶不能添加存儲器，并且，用戶必須等待，直到Vout達到零(直到存儲于初級電解電容器Cl中的電荷達到零)。在這些狀況下，由于當添加存儲器時用戶必須等待，因此可用性(usability)差。該等待時間不限于存儲器擴展。例如，在各種情形下，例如在由修理人員進行的裝備維護期間以及當設備必須被重啟時，這種等待時間是使可用性劣化的因素。為了解決該問題，已提出了圖10所示的設備。在圖10中，來自商用交流電源AC的交流電壓經(jīng)由開關SWl和SW2的接觸點(contact point)被供給到二極管D6、電阻器R7、 以及光電耦合器PC-A的發(fā)光二極管(LED)側(cè)。在PC-A的光電晶體管側(cè)，電力作為ANS信號被供給到CONT 2。該電路的操作波形如圖11所示。在圖11中，如果來自商用交流電源AC的交流電壓具有正極性，那么電流流向光電耦合器PC-A的LED側(cè)，并且，ANS信號處于L電平。相反，如果來自商用交流電源AC的交流電壓具有負極性，那么電流不流向光電耦合器PC-A的LED側(cè)，并且，ANS信號處于H電平。更具體而言，該ANS信號是與來自商用交流電源AC的交流電壓的頻率同步的脈沖信號。由二極管D6、電阻器R7和光電耦合器PC-A配置的該電路也被稱為頻率檢測電路。如果開關SWl和SW2通過該頻率檢測電路在時間tl被關斷，并且從商用交流電源AC向設備的交流電壓供給被切斷，則ANS信號固定于H電平。如果對于規(guī)定的時間或更長的時間以H電平輸出ANS信號，那么控制單元CONT 2確定來自商用交流電源AC的交流電壓的供給已停止。但是，在該用于通過頻率檢測電路檢測交流電壓供給的停止的方法(也稱為AC-OFF檢測)中，在來自商用交流電源AC的交流電壓的正極性半波期間，光電耦合器PC-A的LED電流恒定地流動。這意味著光電耦合器PC-A即使在設備待機期間也消耗電力。這導致不能在節(jié)電操作狀態(tài)中例如在設備待機期間充分地減少電力消耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對檢測來自商用交流電源的交流電壓的停止并進一步減少電源在待機期間的電力消耗。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種開關電源，包括變壓器，被配置為變換并輸出通過切換借助于整流和平滑化輸入的交流電壓所獲得的DC電壓而獲得的電壓；輸出單元，被配置為輸出通過整流和平滑化由變壓器輸出的電壓而獲得的DC電壓；整流單元，被配置為對交流電壓進行整流；存儲單元，被配置為平滑化通過整流單元整流的電壓并存儲為DC電壓；脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為從存儲于存儲單元中的DC電壓產(chǎn)生脈沖信號；以及檢測單元，被配置為基于由脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號而檢測交流電壓的輸入是否已被關斷。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種圖像形成裝置，包括圖像形成單元；驅(qū)動單元，被配置為驅(qū)動圖像形成單元；變壓器，被配置為變換并輸出通過切換借助于整流并平滑化輸入的交流電壓所獲得的DC電壓而獲得的電壓；以及開關電源，被配置為向驅(qū)動單元輸出通過整流和平滑化由變壓器輸出的電壓而獲得的DC電壓，其中，開關電源包含整流單元，被配置為對來自商用交流電源的交流電壓進行整流；存儲單元，被配置為平滑化通過整流單元整流的電壓并存儲為DC電壓；脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為從存儲于存儲單元中的DC電壓產(chǎn)生脈沖信號；以及控制單元，被配置為通過檢測由脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號而確定來自商用交流電源的交流電壓是否已被關斷。參照附圖閱讀示例性實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


包含于說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖I示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源電路。圖2示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源的操作波形。 圖3示出根據(jù)第二示例性實施例的開關電源電路。圖4示出根據(jù)第二示例性實施例的開關電源的操作波形。圖5示出常規(guī)的頻率檢測電路、加熱器驅(qū)動電路和開關電源電路。圖6示出常規(guī)的光電耦合器的操作波形。圖7示出根據(jù)第三示例性實施例的頻率檢測電路、加熱器驅(qū)動電路和開關電源電路。圖8示出根據(jù)第四示例性實施例的開關電源電路。圖9A和圖9B示出常規(guī)的開關電源。圖10示出常規(guī)的開關電源。圖11示出常規(guī)的開關電源的操作波形。圖12A和圖12B示出開關電源的可應用例子。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面?，F(xiàn)在將描述本發(fā)明的配置和操作。但是，以下的示例性實施例僅是例子，并且，決不限制本發(fā)明的技術范圍?，F(xiàn)在將描述第一示例性實施例。圖I示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源的配置。本示例性實施例的特征在于，設置具有更低的電力消耗的電路作為用于檢測設備中的開關電源的開關已被關斷的檢測電路(以下，也稱為AC-OFF檢測電路)。當開關通過根據(jù)本示例性實施例的AC-OFF檢測電路被檢測為關斷時，通過驅(qū)動設備中的致動器來增加開關電源的輸出電力。從而，可縮短從開關被關斷到開關電源的輸出電壓減小并且設備被關斷的時段?，F(xiàn)在將更詳細地描述根據(jù)本示例性實施例的開關電源的操作。在圖I中，來自商用交流電源AC的交流電壓經(jīng)由開關SWl和SW2通過二極管橋(DU D2、D3和D4)被整流，并且，通過初級電解電容器Cl被平滑化。如果本示例性實施例中的交流電壓的值為AC 120Vrms，那么作為用于存儲DC電壓的元件的初級電解電容器Cl的端子電壓Vh為約DC 170V。端子電壓Vh經(jīng)由用于變換從商用交流電源AC輸入的電壓的變壓器Tl的初級繞組被供給到作為開關元件的FET I。另一方面，端子電壓Vh也被供給到PWM控制器CONTl (以下，稱為CONT I)。如果端子電壓Vh大于或等于規(guī)定值(在本示例性實施例中，為DC 50V)，那么該控制器CON I向FET I的柵極端子供給脈沖信號OUT?；谠撔盘?，F(xiàn)ET I啟動切換操作。當FET I執(zhí)行切換時，在變壓器Tl的次級繞組線圈中感應脈沖電壓。該脈沖電壓通過次級整流二極管D5被整流，并且通過次級平滑電容器C2被平滑化。因此，次級平滑電容器C2的端子電壓Vout是大致恒定的電壓(在本示例性實施例中，為 DC 24V)。下面，將描述安裝有根據(jù)本示例性實施例的開關電源的設備的操作。開關電源的輸出電壓Vout用作設備中的各模塊的電源。設備中的各模塊為例如由CPU和ASIC配置的控制單元CONT 2、以及諸如馬達或螺線管的作為能動器件的致動器M。來自開關電源的電壓被供給到這些模塊?？刂菩盘朚TR從控制單元CONT 2被供給到致動器M?？刂茊卧狢ONT2通過將控制信號MTR設為高電平來驅(qū)動致動器M。相反，控制單元CONT 2通過將控制信號MTR設為低電平來停止致動器M。
下面，將更詳細地描述作為本示例性實施例的特征的AC-OFF檢測電路的配置。首先，將描述開關電源的初級側(cè)的AC-OFF檢測電路的配置。來自商用交流電源AC的交流電壓通過電阻器Rl和R2被分壓。因此，交流電壓被供給到二極管D6的陽極。該交流電壓通過二極管D6和電容器C3被整流和平滑化，并被轉(zhuǎn)換成DC電壓Vp。DC電壓Vp經(jīng)由第一光電耦合器PC-T (光電晶體管側(cè))被供給到電阻器R3和第二光電耦合器PC-A (LED側(cè))。另一方面，第一光電稱合器PC-T的LED側(cè)和第二光電稱合器PC-A的光電晶體管側(cè)與開關電源的次級側(cè)連接。另外，作為光電耦合器的替代，使用磁絕緣體或一般的絕緣耦合器。在開關電源的次級側(cè)，供給由向其供給在次級側(cè)產(chǎn)生的DC電壓的控制單元CONT2在初級側(cè)檢測的電壓，并且，設置基于來自控制單元CONT 2的信號而操作的AC-OFF檢測電路。次級側(cè)的AC-OFF檢測電路與電阻器R4、與電阻器R4直接連接的第一光電耦合器PC-T的LED、基于來自控制單元CONT 2的TRIG信號(信號線)被驅(qū)動的FET 2、電阻器R5、與電阻器R5直接連接的第二光電耦合器PC-A的光電晶體管、以及作為對于控制單元CONT2的脈沖電壓的ANS信號(信號線)連接。通過將TRIG信號設為高電平(以下，稱為H電平)，控制單元CONT 2將FET 2接通，點亮第一光電耦合器PC-T的LED，并且接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。相反，通過將TRIG信號設為低電平(以下，稱為L電平)，控制單元CONT 2關斷第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。并且，ANS信號被供給到控制單元C0NT2。當?shù)诙怆婑詈掀鱌C-A的LED被點亮時，ANS信號處于L電平。相反，當?shù)诙怆婑詈掀鱌C-A的LED不被點亮時，ANS信號處于H電平?？刂茊卧狢ONT 2設定TRIG信號以H電平具有規(guī)定的頻率和規(guī)定的占空，并且，周期性地接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。如后面描述，在圖2中的時段til tl3、tl4 tl6、tl7 tl9、t20 t22、t23 t25、以及 t26 t27 期間，第一光電耦合器PC-T為接通(ON)。下面，將使用圖2更詳細地描述AC-OFF檢測電路的操作。在圖2中，在時間tlO，開關SWl和SW2為接通，并且，AC電壓從商用交流電源AC被供給到設備。因此，電容器C3被充電到DC電壓Vp。在時間tll，當控制單元CONT 2接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管時，電流沿路徑“C3” 一“第一光電耦合器PC-T的光電晶體管側(cè)” 一“R3” 一 “PC-A的LED偵Γ—“C3”(由圖2中的虛線表示的路徑)流動，使得在電容器C3中充電的端子電壓被放電。在該階段，第二光電耦合器PC-A的LED被點亮，并且，ANS信號處于L電平?？刂茊卧狢ONT 2檢測到ANS處于L電平，并且確定開關SWl和SW2為接通。電容器C3的端子電壓在第一光電耦合器PC-T的光電晶體管為ON時被放電，并下降至零(圖2中的時間tl2)。在時間tl3，當控制單元CONT 2關斷第一光電耦合器PC-T的光電晶體管時，商用交流電源AC經(jīng)由電阻器Rl和二極管D6被供給到電容器C3。因此，電容器C3被再次充電到DC電壓Vp0隨后，開關SWl和SW2被接通，并且，在從商用交流電源AC向設備供給電力的時段(時段tl4 tl6、tl7 tl9和t20 t22)期間重復相同的操作。具體地，當TRIG信號 被設為H電平時，控制單元CONT 2可檢測到ANS信號將立即處于L電平，并且，確定正在從商用交流電源AC向設備供給電力。此外，當開關SWl和SW2被關斷并且來自商用交流電源AC的交流電壓的供給被停止時，電容器C3的充電停止。因此，電容器C3的端子電壓達不到上述的在供給電力時達到的值Vp，而是保持在低電壓(tl t23時段)。在時間t23，當控制單元CONT 2接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管時，電流沿路徑“C3” 一“R3” 一“第二光電耦合器PC-A的LED偵彳” 一“C3”(由圖2中的虛線表示的路徑)流動，使得在電容器C3中充電的端子電壓被放電，并且下降至零。在該階段，第二光電耦合器PC-A的LED被點亮，并且，ANS信號處于L電平。另外，在時間t25，雖然控制單元CONT 2關斷第一光電耦合器PC-T的光電晶體管，但是，由于開關SWl和SW2為關斷，因此，電容器C3的端子電壓保持在零。因此，在時間t26，即使控制單元CONT 2接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管，第二光電耦合器PC-A的LED也不點亮，并且，ANS信號保持在H電平。在該階段，即使TRIG信號已被設為H電平，控制單元CONT 2也可通過檢測ANS信號保持在H電平而確定開關SWl和SW2已被關斷。具體地,在圖I所不的電路中，可以基于由第一光電I禹合器和第二光電I禹合器執(zhí)行的脈沖信號產(chǎn)生單元中的信號傳送操作而確定開關SWl和SW2是接通還是關斷。更具體而言，由于如果開關SWl和SW2處于接通狀態(tài)則脈沖電壓被檢測為ANS信號，而如果開關Sffl和SW2為關斷則脈沖電壓不能被檢測ANS信號，因此，可確定開關SWl和SW2是接通還是關斷。如果控制單元CONT 2檢測到開關SWl和SW2已被關斷，則控制單元CONT 2通過將作為指令致動器M的驅(qū)動的信號的MTR信號設為H電平而驅(qū)動致動器M。然后，由于開關電源的輸出電力增加，因此，初級電解電容器Cl的端子電壓Vh從DC 170V迅速地下降。在端子電壓Vh已降低至低于規(guī)定值(在本示例性實施例中，為DC 50V)的時間t2，控制器CONT I停止OUT信號。因此，開關電源的輸出電壓Vout下降，并且設備處于關斷狀態(tài)。因此，上述的時段(時間)t2 tl可被縮短，并且，通過立即檢測到開關的關斷，可以在短的時間段內(nèi)關斷開關電源。另外，基于由第一光電耦合器PC-T的光電晶體管產(chǎn)生的脈沖電壓，進行關于是否正在從商用交流電源AC向設備供給交流電壓的確定。通過將該脈沖電壓設為低占空和低頻率，與使用常規(guī)的頻率檢測電路的配置相比，可以減少電力消耗。此外，可基于例如要減少的電力消耗的水平、開關電源的規(guī)格和設備的規(guī)格，適當?shù)卦O定該脈沖電壓的占空和頻率?，F(xiàn)在將描述第二示例性實施例。圖3示出根據(jù)第二示例性實施例的開關電源的配置。本示例性實施例的特征是，在根據(jù)第一示例性實施例的AC-OFF檢測電路的初級側(cè)，添加由電阻器R6、晶體管Trl和齊納二極管ZDl配置的恒壓電路。在第一示例性實施例中描述的AC-OFF檢測電路中，當來自商用交流電源AC的交流電壓波動時，電容器C3的充電電壓波動。因此，流向光電耦合器PC-A的LED的電流也波動。作為商用交流電源AC，當向既可在AC 115V區(qū)域又可在AC230V區(qū)域中使用的設備施加開關電源時，如果來自商用交流電源AC的交流電壓波動，那么流向光電耦合器PC-A的LED的電流需要被適當?shù)叵拗啤４送?，即使在AC115V區(qū)域中，如果商用交流電源AC的電壓波動大，則也需要采取相同的措施。 在本示例性實施例中，為了應對商用交流電源AC的這種波動，作為用于限制電流的電路而添加了恒壓電路?，F(xiàn)在將更詳細地描述根據(jù)本示例性實施例的AC-OFF檢測電路的配置和操作。但是，由于開關電源的操作與第一示例性實施例中的相同，因此，這里將省略其描述。在圖3中，來自商用交流電源AC的交流電壓通過電阻器Rl和R2被分壓。因此，向二極管D6的陽極供給交流電壓。該交流電壓通過二極管D6和電容器C3被整流和平滑化，并且，被轉(zhuǎn)換成DC電壓Vp。DC電壓Vp經(jīng)由第一光電稱合器PC-T的光電晶體管被供給到由電阻器R6、晶體管Trl和齊納二極管ZDl配置的恒壓電路。恒壓電路的輸出電壓被供給到電阻器R3和第二光電耦合器PC-A的LED側(cè)。另一方面，第一光電耦合器PC-T的LED側(cè)和第二光電耦合器PC-A的光電晶體管側(cè)與開關電源的次級側(cè)連接?？刂茊卧狢ONT 2將TRIG信號設為H電平以接通FET 2、點亮第一光電耦合器PC-T的LED、并且接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。相反，通過將TRIG信號設為L電平，控制單元CONT 2關斷第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。此外，ANS信號被供給到控制單元CONT 2。當?shù)诙怆婑詈掀鱌C-A的LED被點亮時，ANS信號處于L電平。相反，當?shù)诙怆婑詈掀鱌C-A的LED熄滅時，ANS信號處于H電平?？刂茊卧狢ONT 2設定TRIG信號以H電平具有規(guī)定的頻率和規(guī)定的占空，并且周期性地接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管。(在圖2中，在后面描述的圖2中的時段til tl3、tl4 tl6、tl7 tl9、t20 t22、t23 t25 和 t26 t27 中的每一個期間，第一光電稱合器PC-T為接通。)下面，將使用圖4描述根據(jù)本示例性實施例的AC-OFF檢測電路的操作。首先，在時間t40，開關SWl和SW2為接通，并且，商用交流電源AC正在被供給到設備。因此，電容器C3被充電到DC電壓Vp。在時間t41，當控制單元CONT 2接通第一光電耦合器PC-T的光電晶體管時，電流沿回路“C3” -* “PC-T 的光電晶體管側(cè)” —“TrI” 一 “R3” -* “PC-A 的 LED 側(cè)” —“C3”(圖4中的虛線)流動，使得電容器C3的端子電壓被放電。在該階段，第二光電耦合器PC-A的LED被點亮，并且，ANS信號處于L電平。流向第二光電耦合器PC-A的LED的電流由恒壓電路的輸出電壓和R3的常數(shù)確定，并且，被限制為恒定的值。
控制單元CONT 2檢測到ANS處于L電平，并且，確定開關SWl和SW2已被接通。在第一光電稱合器PC-T的光電晶體管為接通的同時，電容器C3的端子電壓被放電并且下降。在時間t42，當控制單元CONT 2關斷第一光電耦合器PC-T的光電晶體管時，來自商用交流電源AC的電力經(jīng)由電阻器Rl和二極管D6被供給到電容器C3。因此，電容器C3再一次被充電到DC電壓Vp。隨后，通過被接通的開關SWl和SW2，在從商用交流電源AC向設備供給交流電壓的時段(圖4中的時段t43 t44、t45 t46和t47 t48)期間，重復相同的操作。在該操作狀態(tài)中，當TRIG信號被設為H電平時，如果ANS信號立即達到L電平，則控制單元CONT 2可確定正在從商用交流電源AC向設備供給電力。此外，當開關SWl和SW2被關斷并且從商用交流電源AC的交流電壓的供給停止時，電容器C3的充電停止。因此，電容器C3的端子電壓達不到Vp，并且保持在低電壓(圖4中的tl t49)。在時間t49，當控制單元CONT 2接通第一光電耦合器PC-T的光電、晶體管時，電流沿路徑“C3” 一 “PC-T的光電晶體管側(cè)” 一“Trl” 一 “R3” 一 “PC-A的LED偵Γ —“C3” (圖3中的虛線)流動，使得在電容器C3中充電的端子電壓被放電，并且下降至零。在該階段，第二光電耦合器PC-A的LED被點亮，并且，ANS信號到達L電平。另外，在時間t50,雖然控制單兀CONT 2關斷第一光電稱合器PC-T的光電晶體管,但是，由于開關Sffl和SW2為關斷，因此，電容器C3的端子電壓保持在零。因此，在時間t51，即使控制單元CONT 2接通PC-T的光電晶體管，第二光電耦合器PC-A的LED也不點亮，并且，ANS信號保持在H電平。雖然TRIG信號已被設為H電平，但是控制單元CONT 2可通過檢測ANS信號保持在H電平而確定開關SWl和SW2已被關斷。如果控制單元CONT 2檢測到開關SWl和SW2已被關斷，則控制單元CONT 2通過將致動器M的驅(qū)動信號MTR設為H電平而驅(qū)動致動器M。然后，開關電源的輸出電力增加，并且，初級電解電容器Cl的端子電壓Vh從DC 170V迅速地下降。在端子電壓Vh降低至低于規(guī)定值(在本示例性實施例中，為DC 50V)的時間t2，控制器CONTl停止OUT信號。因此，開關電源的輸出電壓Vout減小，并且設備處于關斷狀態(tài)。因此，根據(jù)本示例性實施例，與上述的常規(guī)的電路配置相比，時段(時間)t2 tl可被縮短。另外，根據(jù)本示例性實施例，基于由第一光電耦合器PC-T的光電晶體管產(chǎn)生的脈沖電壓，進行是否正在從商用交流電源AC供給交流電壓的確定。根據(jù)該配置，如果脈沖電壓被設為低占空和低頻率，那么可以實現(xiàn)電力消耗的更多減少。下面，將使用圖5 圖7來描述第三示例性實施例。本示例性實施例是這樣的例子其中，在具有用于檢測來自商用交流電源AC的交流電壓的頻率的頻率檢測電路的設備中，應用開關電源。具有頻率檢測電路和開關電源的設備的例子包括用于在作為記錄介質(zhì)的紙片材上形成圖像的圖像形成裝置。圖像形成裝置的例子包括電子照相激光束打印機。圖5示出在激光束打印機中的定影裝置中使用的加熱器驅(qū)動電路和頻率檢測電路。在圖5中，驅(qū)動電路由繼電器RL1、三端雙向可控硅開關元件(triac)SRl、電阻器R8、R9和R10、以及光電三端雙向可控硅開關元件(phototriac)PSRl配置。并且，頻率檢測電路由二極管D6、電阻器R7和光電耦合器PC-A配置。另外，在二極管橋(D1、D2、D3和D4)之后，存在開關電源電路。
首先，將描述加熱器Rh的驅(qū)動電路的操作。來自商用交流電源AC的交流電壓經(jīng)由繼電器RLl的接觸點側(cè)被供給到加熱器Rh。RLD信號從控制單元CONT 2經(jīng)由電阻器R6被供給到繼電器RLl的線圈側(cè)。當控制單元CONT 2將RLD信號設為高電平(以下，稱為H電平)時，RLl接觸點導電。相反，當控制單元CONT 2將RLD信號設為低電平(以下，稱為L電平)時，RLl接觸點打開。在設備的操作狀態(tài)中，依據(jù)控制單元CONT 2，RLl接觸點導電，而在設備的待機狀態(tài)中，RLl接觸點打開。加熱器Rh與三端雙向可控硅開關元件SRl連接。電阻器R8和R9及光電三端雙向可控硅開關元件PSRl與三端雙向可控硅開關元件SRl連接。FSRD信號從控制單元CONT2經(jīng)由電阻器RlO被供給到光電三端雙向可控硅開關元件PSR1。如果控制單元CONT 2將FSRD信號設為H電平，則三端雙向可控硅開關元件SRl被接通。如果控制單元CONT 2將FSRD信號設為L電平，則三端雙向可控硅開關元件SRl被關斷。因此，當繼電器RLl處于導通狀態(tài)時，如果控制單元CONT 2將FSRD信號設為H電平，那么三端雙向可控硅開關元件SRl被接通，并且，加熱器Rh發(fā)熱。相反，如果控制單元CONT 2將FSRD信號設為L電平，則三端雙向可控硅開關元件SRl被關斷，并且，加熱器Rh停止發(fā)熱?？刂茊卧狢ONT 2執(zhí)行控制，以便通過適當?shù)亟油ê完P斷三端雙向可控硅開關元件SRl而使得被加熱物體的溫度恒定。下面，將描述頻率檢測電路的操作。來自商用交流電源AC的交流電壓經(jīng)由繼電器RLl的接觸點被供給到二極管D6、電阻器R7和光電耦合器PC-A的LED側(cè)。從光電耦合器PC-A的光電晶體管側(cè)，ANS信號被供給到控制單元CONT 2。如圖6所示，當繼電器RLl的接觸點處于導通狀態(tài)時，如果商用交流電源AC具有正極性，那么電流流向光電耦合器PC-A的LED偵彳，并且ANS信號達到L電平。相反，如果來自商用交流電源AC的電壓具有負極性，那么電流不流向光電耦合器PC-A的LED側(cè)，并且，ANS信號達到H電平。因此，該ANS信號表示關于來自商用交流電源AC的交流電壓的頻率信息?？刂茊呜ONT 2基于從ANS信號獲得的頻率信息而控制加熱器Rh的發(fā)光定時。由于開關電源的操作與第一示例性實施例中的相同，因此，這里將省略其描述。圖7示出當在圖5所示的加熱器驅(qū)動電路和頻率檢測電路中使用AC-OFF檢測電路時的配置。由于AC-OFF檢測電路的操作與第一示例性實施例中的相同，因此，這里將省略其描述。本示例性實施例的特征在于，上述的頻率檢測電路的光電耦合器(PC-A)也用作在第一示例性實施例中描述的AC-OFF檢測電路。由于光電耦合器也被用作了檢測電路，因此，電路配置是便宜的。在本示例性實施例中，由于光電耦合器也被用作檢測電路，因此，當繼電器RLl的接觸點導通時，即，當設備處于操作狀態(tài)時，光電耦合器PC-A作為頻率檢測電路的光電耦合器進行操作。相反，當設備處于待機狀態(tài)時，光電稱合器PC-A作為AC-OFF檢測電路的光電耦合器進行操作。根據(jù)本實施例，可以在包括加熱器驅(qū)動電路和頻率檢測電路的具有便宜的電路配置的圖像形成裝置中使用開關電源?，F(xiàn)在將使用圖8來描述第四示例性實施例。圖8示出常規(guī)的開關電源電路。被稱為浪涌(surge)電壓的過電壓(overvoltage)可瞬時地(momentarily)疊加于從商用交流電源AC供給到開關電源的交流電壓上。這種過電壓是由例如雷擊(lightning stricking)電氣傳輸線而導致的，并且可對于開關電源中的電路元件造成損壞。因此，作為其對策，一般沿開關電源的商用交流電壓的輸入線連接電容器(也稱為X電容器)Cx以吸收這些過電壓并保護設備中的開關電源。此外，當設置該X電容器Cx時，用于使X電容器Cx放電的放電電阻器Rx典型地與Cx并聯(lián)連接。圖8是根據(jù)第四示例性實施例的開關電源電路。本示例性實施例的特征在于，AC-OFF檢測電路的電阻器Rl和R2還用作上述的X電容器Cx的放電電阻器Rx。通過這種配置，由于不必單獨地設置放電電 阻器Rx，因此電路配置是便宜的。(切換模式的電源的應用例子)可以使用在上述的第一到第四示例性實施例中描述的開關電源作為諸如激光束打印機、復印機和傳真機的圖像形成裝置中的低電壓電源。以下描述其應用例子。開關電源可被用作用于向馬達以及致動器供給電力的電源，所述馬達是圖像形成裝置中的用于傳輸片材的傳輸棍的驅(qū)動單兀。圖12A示出作為圖像形成裝置的例子的激光束打印機的示意性配置。激光束打印機200包含用作在上面形成潛像的圖像載體的感光鼓211和用于用調(diào)色劑將在感光鼓上形成的潛像顯影的顯影單元212作為圖像形成單元210。在感光鼓211上顯影的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到從盒子216饋送的作為記錄介質(zhì)的片材(未示出的)。轉(zhuǎn)印到片材上的調(diào)色劑圖像通過定影設備214被定影，并且在排出托盤215上被排出。此外，圖12B示出圖像形成裝置中的從電源到用作驅(qū)動單元的馬達的電源線。上述的開關電源向具有用于控制這種圖像形成操作的CPU310的控制器300供給電力。另外，該開關電源也可被用作用于向用作用于圖像形成的驅(qū)動單元的馬達312和馬達313供給電力的低電壓電源。作為電力，向所述馬達供給24V。例如，馬達312是驅(qū)動用于傳輸片材的傳輸輥的馬達，并且，馬達313是驅(qū)動定影設備214的馬達。諸如激光束打印機的圖像形成裝置可在執(zhí)行圖像形成的工作(operating)狀態(tài)和不執(zhí)行圖像形成的休眠(resting)狀態(tài)之間切換，以通過關斷向馬達等的電力供給而減少電力消耗。例如，當切換到休眠狀態(tài)時，如果使用上述的開關電源設備，那么可更進一步減少待機狀態(tài)中的電力消耗。在第一和第二示例性實施例中描述的準共振電源不限于這里示出的圖像形成裝置，并且，也可被用作用于其它電子設備的低電壓電源。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.一種開關電源，包括 變壓器，被配置為變換并輸出通過切換借助于整流和平滑化輸入的交流電壓所獲得的DC電壓而獲得的電壓； 輸出單元，被配置為輸出通過整流和平滑化由變壓器輸出的電壓而獲得的DC電壓； 整流單元，被配置為對所述交流電壓進行整流； 存儲單元，被配置為平滑化通過整流單元被整流的電壓并存儲為DC電壓； 脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為從存儲于存儲單元中的DC電壓產(chǎn)生脈沖信號；以及檢測單元，被配置為基于由脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號而檢測所述交流電壓的輸入是否已被關斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的開關電源，其中，脈沖信號產(chǎn)生單元是被配置為基于來自被供給 從所述開關電源輸出的DC電壓的控制單元的指令而進行操作的第一光電耦合器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的開關電源，其中，檢測單元是用于向被供給從所述開關電源輸出的DC電壓的控制單元供給所檢測的脈沖信號的第二光電耦合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的開關電源，還包括被配置為控制通過第二光電耦合器供給到所述控制單元的電流的電流控制單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的開關電源，還包括被配置為檢測來自商用交流電源的交流電壓的頻率的頻率檢測單元， 其中，所述檢測單元被配置為向所述控制單元供給通過所述頻率檢測單元檢測的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的開關電源，還包括被配置為吸收來自商用交流電源的過電壓的電容器， 其中，通過用于將存儲于所述電容器中的電壓放電的放電電阻器而被分壓的電壓通過所述整流單元被整流。
7.一種圖像形成裝置，包括 圖像形成單元； 驅(qū)動單元，被配置為驅(qū)動所述圖像形成單元； 變壓器，被配置為變換并輸出通過切換借助于整流并平滑化輸入的交流電壓所獲得的DC電壓而獲得的電壓；以及 開關電源，被配置為向所述驅(qū)動單元輸出通過整流和平滑化由所述變壓器輸出的電壓而獲得的DC電壓， 其中，所述開關電源包含 整流單元，被配置為對來自商用交流電源的交流電壓進行整流； 存儲單元，被配置為平滑化通過所述整流單元被整流的電壓并存儲為DC電壓； 脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為從存儲于所述存儲單元中的DC電壓產(chǎn)生脈沖信號；以及控制單元，被配置為通過檢測由所述脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號而確定來自商用交流電源的交流電壓是否已被關斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的圖像形成裝置，其中，所述控制單元被配置為當基于所述脈沖信號而確定電壓沒有從商用交流電源被輸入時驅(qū)動所述驅(qū)動單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的圖像形成裝置，還包括被配置為檢測來自商用交流電源的交流電流的頻率的頻率檢測單元， 其中，所述檢測單元被配置為向所述控制單元供給通過所述頻率檢測單元檢測的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的圖像形成裝置，其中，所述驅(qū)動單元是針對圖像形成而被驅(qū)動的致動器。
全文摘要
本發(fā)明涉及開關電源。所述開關電源包括被配置為對輸入的交流電壓進行整流的整流單元、被配置為平滑化通過整流單元整流的電壓并存儲為DC電壓的存儲單元、被配置為從存儲于存儲單元中的DC電壓產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號產(chǎn)生單元、以及被配置為基于通過脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖信號而檢測商用交流電源是否已被關斷的檢測單元。
文檔編號H02M3/335GK102739060SQ20121009809
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者松本真一郎 申請人:佳能株式會社