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JP2016197945A - Switching power supply and image forming apparatus - Google Patents

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JP2016197945A
JP2016197945A JP2015076284A JP2015076284A JP2016197945A JP 2016197945 A JP2016197945 A JP 2016197945A JP 2015076284 A JP2015076284 A JP 2015076284A JP 2015076284 A JP2015076284 A JP 2015076284A JP 2016197945 A JP2016197945 A JP 2016197945A
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power supply
time
switching
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signal
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鈴木 淳司
Junji Suzuki
淳司 鈴木
敬造 小嶋
Keizo Kojima
敬造 小嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To save power of a switching power supply and suppress a reduction in output voltage when a sudden change in load occurs.SOLUTION: A switching power supply comprises: a switching element that is connected with a primary winding of a transformer; detection means that detects a signal according to a current flowing on a primary side of the transformer; feedback means that feeds back a signal according to a voltage output from a secondary winding on a secondary side of the transformer to the primary side; change amount detection means that detects the amount of change in the signal from the feedback means; and time determination means that compares the signal from the feedback means with a reference value and limits an on-time of the switching element according to a result of the comparison. When the amount of change detected by the change amount detection means is equal to or more than a predetermined value, the time determination part releases the limitation of the on-time of the switching element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スイッチング電源に関し、特に、スイッチング動作を一定期間停止させるバーストモードを備えたスイッチング電源に関する。   The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply having a burst mode in which a switching operation is stopped for a certain period.

電子機器の低圧電源としてICを用いて出力電圧を制御するスイッチング電源が知られている。近年、電子機器の動作が待機している状態における消費電力を一層低減する流れがあり、スイッチング電源そのものの消費電力を低減することが求められている。スイッチング電源の消費電力を低減する構成として、例えば、特許文献1に、スイッチング電源の負荷状態が軽負荷時においてオン期間を短くしてオフ期間を長くするようにスイッチング動作(以下、バースト動作という)を制御する方式が提案されている。   2. Description of the Related Art A switching power supply that controls an output voltage using an IC is known as a low-voltage power supply for electronic devices. In recent years, there has been a trend to further reduce the power consumption in a state where the operation of the electronic device is on standby, and there is a demand for reducing the power consumption of the switching power supply itself. As a configuration for reducing the power consumption of the switching power supply, for example, Patent Document 1 discloses a switching operation (hereinafter referred to as a burst operation) so that the on period is shortened and the off period is lengthened when the load state of the switching power supply is light. A method for controlling the above has been proposed.

スイッチング電源の動作状態としては、例えば、適用される装置が稼働中の状態である重負荷状態がある。そして、装置が稼働しておらず、消費電力の低減のために、その一部が停止している状態である軽負荷状態、また、いつでも稼働開始できるように待機している状態である中負荷状態がある。この中負荷状態において、従来は連続的なスイッチング動作を行っていた。しかしながら、消費電力を一層低減するためには、バースト動作を行うことが有効である。   As an operation state of the switching power supply, for example, there is a heavy load state in which a device to be applied is in operation. And in order to reduce power consumption, the device is not in operation, a part of it is in a light load state that is stopped, and a medium load that is in a standby state so that it can start operation at any time There is a state. Conventionally, a continuous switching operation has been performed in this medium load state. However, in order to further reduce power consumption, it is effective to perform a burst operation.

特開2008−245419号公報JP 2008-245419 A

スイッチング電源において中負荷時にバースト動作を行うことは消費電力の低減には有効となるが、バースト動作を行っている間に負荷電流が急激に増加すると、一時的に負荷に電力を十分に供給できなくなる可能性がある。   Performing burst operation at medium load in a switching power supply is effective for reducing power consumption, but if load current increases rapidly during burst operation, power can be sufficiently supplied to the load temporarily. There is a possibility of disappearing.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スイッチング電源の省電力化を実現し、且つ、急激な負荷変動が発生した場合の出力電圧の低下を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and aims to realize power saving of a switching power supply and to suppress a decrease in output voltage when a sudden load fluctuation occurs. .

上記の目的を達成するため、本発明のスイッチング電源は、一次側と二次側が絶縁され、前記一次側に一次巻線を有するトランスと、前記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記トランスの一次側に流れる電流に応じた信号を検出する検出手段と、前記二次側の二次巻線から出力される電圧に応じた信号を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、前記フィードバック手段の信号の変化量を検出する変化量検出手段と、前記フィードバック手段からの信号と基準値を比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子のオン時間を制限する時間決定部と、を有し、前記時間決定部は前記変化量検出手段によって検出した変化量が所定値以上の場合、前記スイッチング素子のオン時間の制限を解除することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a switching power supply according to the present invention includes a transformer having a primary winding insulated from a primary side and a primary winding on the primary side, a switching element connected to the primary winding, and the transformer. Detecting means for detecting a signal corresponding to the current flowing in the primary side, feedback means for feeding back a signal corresponding to the voltage output from the secondary winding on the secondary side to the primary side, and A change amount detecting means for detecting a change amount of the signal; and a time determining section that compares a signal from the feedback means with a reference value and limits an ON time of the switching element according to the comparison result, and the time determination When the change amount detected by the change amount detection means is a predetermined value or more, the unit releases the restriction on the ON time of the switching element.

また、本発明の画像形成装置は、画像形成手段と、前記画像形成装置に電力を供給するスイッチング電源とを有し、前記スイッチング電源は、一次側と二次側が絶縁され、前記一次側に一次巻線を有するトランスと、前記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記トランスの一次側に流れる電流に応じた信号を検出する検出手段と、前記二次側の二次巻線から出力される電圧に応じた信号を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、前記フィードバック手段の信号の変化量を検出する変化量検出手段と、前記フィードバック手段からの信号と基準値を比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子のオン時間を制限する時間決定部と、を有し、前記時間決定部は前記変化量検出手段によって検出した変化量が所定値以上の場合、前記スイッチング素子のオン時間の制限を解除することを特徴とする。   The image forming apparatus of the present invention further includes an image forming unit and a switching power supply that supplies power to the image forming apparatus. The switching power supply is insulated on the primary side and the secondary side, and the primary side is connected to the primary side. A transformer having a winding, a switching element connected to the primary winding, detection means for detecting a signal corresponding to a current flowing through the primary side of the transformer, and a secondary winding output from the secondary side. A feedback unit that feeds back a signal according to a voltage to the primary side, a change amount detection unit that detects a change amount of a signal of the feedback unit, a signal from the feedback unit and a reference value are compared, and according to a comparison result A time determining unit that limits an on-time of the switching element, and the time determining unit has a change amount detected by the change amount detecting means less than or equal to a predetermined value. For, and cancels the limit of the ON time of the switching element.

以上説明したように、本発明によれば、スイッチング電源の省電力化を実現し、且つ、急激な負荷変動が発生した場合の出力電圧の低下を抑制することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize power saving of a switching power supply and to suppress a decrease in output voltage when a sudden load fluctuation occurs.

実施例1のスイッチング電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the switching power supply of Example 1. 実施例1のスイッチング電源の電源IC構成詳細図Detailed view of the power supply IC configuration of the switching power supply according to the first embodiment 実施例1のスイッチング電源の動作波形を示す図The figure which shows the operation | movement waveform of the switching power supply of Example 1. 実施例2のスイッチング電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the switching power supply of Example 2. 実施例2のスイッチング電源の電源IC構成詳細図Detailed view of the power supply IC configuration of the switching power supply according to the second embodiment 実施例2のスイッチング電源の動作波形を示す図The figure which shows the operation | movement waveform of the switching power supply of Example 2. 実施例3のスイッチング電源の構成を示す図The figure which shows the structure of the switching power supply of Example 3. 実施例3のスイッチング電源の動作波形を示す図The figure which shows the operation | movement waveform of the switching power supply of Example 3. 一般的なスイッチング電源の構成を示す図Diagram showing the configuration of a general switching power supply 一般的なスイッチング電源の動作波形を示す図Diagram showing the operation waveform of a typical switching power supply 一般的なスイッチング電源の重負荷、中負荷、軽負荷時の状態を示す図The figure which shows the state at the time of heavy load of a general switching power supply, medium load, and light load パルス制限電源の構成を示す図Diagram showing the configuration of the pulse limited power supply パルス制限電減の動作波形を示す図The figure which shows the operation waveform of the pulse limit electricity reduction スイッチング電源の適用例を説明する図Diagram explaining application example of switching power supply

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。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く、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせ全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention.

まず、本発明の前提となるスイッチング電源の構成及び動作について説明する。   First, the configuration and operation of a switching power supply that is a premise of the present invention will be described.

以下、図9を用いて、各負荷状態における一般的なスイッチング電源の構成と動作について説明する。図9は、一般的なスイッチング電源の構成を表す図であり、図10は、スイッチング電源の重負荷時のスイッチング動作を表す図であり、図11(a)は、スイッチング電源の重負荷時の連続的な動作状態を表す図である。   Hereinafter, the configuration and operation of a general switching power supply in each load state will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a general switching power supply, FIG. 10 is a diagram illustrating a switching operation when the switching power supply is under heavy load, and FIG. 11A is a diagram when the switching power supply is under heavy load. It is a figure showing a continuous operation state.

図9において、10は、商用交流電源である。10から入力された交流電圧はダイオードブリッジ11によって整流され、一次電解コンデンサ101によって平滑化され、概略一定の電圧Vhとなる。一方、これと同時に、電源IC103の起動用のVH端子103hに抵抗素子102を介して電圧が供給されて電源ICはFET105をオンする。FET105がオンすると、一次側と二次側が絶縁された絶縁トランス104の一次側の一次巻線104pを介して、FET105にドレイン電流Idが流れる(図10のt10の期間)。この期間t10において、スイッチングFET105に流れる電流Idは、時間の経過とともに直線的に上昇していく。電流Idは、電流検出抵抗106によって電圧Visに変換され、電源IC103の電流検出用のIS端子103iに供給される。   In FIG. 9, 10 is a commercial AC power source. The AC voltage input from 10 is rectified by the diode bridge 11, smoothed by the primary electrolytic capacitor 101, and becomes a substantially constant voltage Vh. On the other hand, at the same time, a voltage is supplied to the starting VH terminal 103h of the power supply IC 103 via the resistance element 102, and the power supply IC turns on the FET 105. When the FET 105 is turned on, a drain current Id flows through the FET 105 through the primary winding 104p on the primary side of the insulating transformer 104, where the primary side and the secondary side are insulated (period t10 in FIG. 10). In this period t10, the current Id flowing through the switching FET 105 increases linearly with time. The current Id is converted into the voltage Vis by the current detection resistor 106 and supplied to the current detection IS terminal 103 i of the power supply IC 103.

一方、電源IC103のフィードバック用FB端子103fには、絶縁トランス104の二次側から一次側に二次側の電圧に応じた信号をフィードバックするためのフォトカプラ109が接続される。そして、電源IC内部のVccから抵抗308を介して電圧Vfbが供給されている。Vfbは、スイッチング電源の出力電圧の誤差増幅信号であり、出力電圧が規定値(基準値)よりも大きい場合には低下し、出力電圧が規定値(基準値)よりも小さい場合には上昇する。電源IC103は、Visが上昇し、Vfbよりもわずかに大きくなった時点で、FET105をオフする(図10のt11のタイミング)。FET105がオフされると、Idは瞬時に零となる。すると、FET105のドレインソース間電圧Vdsは上昇し、概ね一定の電圧Vh+Vlとなる(図10のt12の期間)。   On the other hand, the feedback FB terminal 103 f of the power supply IC 103 is connected to a photocoupler 109 for feeding back a signal corresponding to the voltage on the secondary side from the secondary side to the primary side of the isolation transformer 104. The voltage Vfb is supplied from the Vcc inside the power supply IC via the resistor 308. Vfb is an error amplification signal of the output voltage of the switching power supply, and decreases when the output voltage is larger than a specified value (reference value), and increases when the output voltage is smaller than a specified value (reference value). . The power supply IC 103 turns off the FET 105 when Vis rises and becomes slightly larger than Vfb (timing t11 in FIG. 10). When the FET 105 is turned off, Id instantaneously becomes zero. Then, the drain-source voltage Vds of the FET 105 rises and becomes a substantially constant voltage Vh + Vl (period t12 in FIG. 10).

トランスT1には、一次巻線104pの他に、二次巻線104sおよび補助巻線104hが巻かれている。104sおよび104hは、104pに対して巻方向を異に構成されている(所謂、フライバック結合と呼ばれる)。FET105がオフされて以降(図10のt12期間)、104sおよび104hには正のパルス電圧が誘起される。104sに誘起されたパルス電圧は、二次整流ダイオード121および二次平滑コンデンサ122によって整流平滑され、概ね一定の出力電圧Voutとなる。このとき、ダイオード121の順方向電圧をVf121とし、一次巻線104pと二次巻線104sの巻数をそれぞれNp、Nsとすると、前述の電圧Vlは、Voutを用いて概ね次式(1)で表される。   In addition to the primary winding 104p, a secondary winding 104s and an auxiliary winding 104h are wound around the transformer T1. 104s and 104h are configured to have different winding directions with respect to 104p (so-called flyback coupling). After the FET 105 is turned off (period t12 in FIG. 10), a positive pulse voltage is induced in 104s and 104h. The pulse voltage induced in 104s is rectified and smoothed by the secondary rectifier diode 121 and the secondary smoothing capacitor 122, and becomes a substantially constant output voltage Vout. At this time, assuming that the forward voltage of the diode 121 is Vf121 and the number of turns of the primary winding 104p and the secondary winding 104s is Np and Ns, respectively, the voltage Vl is approximately expressed by the following equation (1) using Vout. expressed.

Figure 2016197945
Figure 2016197945

一方、104hに誘起される正のパルス電圧をV104hとするとV104hは、補助巻線104hの巻数をNhとするとVoutを用いて概ね次式(2)で表される。   On the other hand, when the positive pulse voltage induced in 104h is V104h, V104h is approximately expressed by the following equation (2) using Vout when the number of turns of the auxiliary winding 104h is Nh.

Figure 2016197945
Figure 2016197945

104sに流れる電流Ifは直線的に減少し、やがて零になる。すると、Vdsは下降を始める。さて、Vdsは補助巻線104hの端子電圧V104hと相似形となる。V104hは、電源IC103のBTM端子103bに供給されている。電源IC103は、V104hが立ち下がりエッジで、且つ零となった時刻(図10のタイミングt13)を検出し、FET105をオンする。以降、t10〜t13を繰り返す動作となり、図10の期間t14で再びFET105がオンされると、再度、絶縁トランス104の一次巻線104pを介して、FET105にドレイン電流Idが流れはじめる。   The current If flowing through 104s decreases linearly and eventually becomes zero. Then, Vds begins to fall. Now, Vds is similar to the terminal voltage V104h of the auxiliary winding 104h. V104h is supplied to the BTM terminal 103b of the power supply IC 103. The power supply IC 103 detects a time (timing t13 in FIG. 10) when V104h becomes a falling edge and becomes zero, and turns on the FET 105. Thereafter, the operation is repeated from t10 to t13. When the FET 105 is turned on again in the period t14 in FIG. 10, the drain current Id begins to flow through the FET 105 again through the primary winding 104p of the insulating transformer 104.

このような動作によって重負荷時は図11(a)で示す通り、FET105が連続発振するのでスイッチングパルスが連続的に出力され、フィードバック電圧(FB端子電圧)が基準電圧304を超えた状態及び出力電圧が規定値に維持された状態が継続される。   In such a heavy load, as shown in FIG. 11A, the FET 105 continuously oscillates, so that the switching pulse is continuously output, and the feedback voltage (FB terminal voltage) exceeds the reference voltage 304 and the output. The state where the voltage is maintained at the specified value is continued.

次に、電源IC103の動作について詳細に説明する。   Next, the operation of the power supply IC 103 will be described in detail.

以下、図11(a)の重負荷時における動作時の電源IC103の動作について、図9に示す電源IC103の内部ブロック図及び図10を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the operation of the power supply IC 103 during the heavy load operation shown in FIG. 11A will be described in detail with reference to the internal block diagram of the power supply IC 103 shown in FIG. 9 and FIG.

図9においてIS端子103iに入力された電圧Visと、FB端子103fに入力された電圧Vfbは、FET105の駆動時間を決定するためのパルス幅決定部302(時間決定部ともいう)の比較部302cによって比較される。前述の図10のとおり、FET105がオンしている状態ではVfb>Visであり、比較部302cの出力はLレベル(Lowレベル)である。したがって、パルス幅決定部302後段のセット・リセットフリップフロップ310のリセット入力はLレベルであり、310のQ出力は、それまでの出力状態(Hレベル:Highレベル)を維持する。Q出力は電源IC103のOUT端子103oに接続されており、FET105のゲート電圧VgとしてFET105にゲート抵抗107を介して供給される。よって、FET105はオンを維持する(図10の期間t10)。   In FIG. 9, the voltage Vis input to the IS terminal 103i and the voltage Vfb input to the FB terminal 103f are compared with a comparison unit 302c of a pulse width determination unit 302 (also referred to as a time determination unit) for determining the driving time of the FET 105. Compared by. As shown in FIG. 10 described above, when the FET 105 is on, Vfb> Vis and the output of the comparator 302c is L level (Low level). Accordingly, the reset input of the set / reset flip-flop 310 subsequent to the pulse width determination unit 302 is at the L level, and the Q output of 310 maintains the output state (H level: High level). The Q output is connected to the OUT terminal 103o of the power supply IC 103, and is supplied to the FET 105 via the gate resistor 107 as the gate voltage Vg of the FET 105. Therefore, the FET 105 is kept on (period t10 in FIG. 10).

Idの上昇に伴い、Visが上昇してVfbよりもわずかに大きくなった時点で、比較部302cの出力はHレベルとなる。したがって、フリップフロップ310はリセットされ、Q出力はLレベルとなる。よって、OUT端子103oはLレベルとなり、FET105はオフする(図10のタイミングt11)。   As Id increases, when Vis increases and becomes slightly larger than Vfb, the output of the comparison unit 302c becomes H level. Accordingly, the flip-flop 310 is reset and the Q output becomes L level. Therefore, the OUT terminal 103o becomes L level, and the FET 105 is turned off (timing t11 in FIG. 10).

次に、104sに流れる電流Ifが減少して零になると、V104hは下降して負電圧となる。V104hは、BTM端子103bに供給されている。電源IC103内部のボトム検出回路307の出力は、V104hが立下りエッジで且つ零となった際、それまでのLowレベル(Lレベル)からHighレベル(Hレベル)に反転、その後Hレベルを維持する。   Next, when the current If flowing through 104s decreases to zero, V104h decreases to a negative voltage. V104h is supplied to the BTM terminal 103b. The output of the bottom detection circuit 307 inside the power supply IC 103 is inverted from the previous Low level (L level) to the High level (H level) when V104h falls to zero at the falling edge, and then maintains the H level. .

ボトム検出回路307の出力は、論理積回路309に入力される。論理積回路309の他の入力には、後述のHレベルが入力されているから、論理積回路309の出力はHレベルとなる。これを受けて、フリップフロップ310はセットされ、Q出力はHレベルとなる。よって、OUT端子103oはHレベルとなり、FET105はオンする(図10の期間t14)。   The output of the bottom detection circuit 307 is input to the logical product circuit 309. Since the H level described later is input to the other input of the AND circuit 309, the output of the AND circuit 309 becomes the H level. In response to this, the flip-flop 310 is set, and the Q output becomes the H level. Therefore, the OUT terminal 103o becomes H level, and the FET 105 is turned on (period t14 in FIG. 10).

ボトム検出回路307の出力は、比較部302cの出力がHレベルとなった際、すなわち、Visが上昇し、Vfbよりもわずかに大きくなり、FET105がオフされた際にクリアされ、HレベルからLレベルに戻る(t15)。   The output of the bottom detection circuit 307 is cleared when the output of the comparison unit 302c becomes H level, that is, when Vis rises and becomes slightly larger than Vfb, and the FET 105 is turned off. Return to level (t15).

次に、スイッチング電源の中負荷時(前述した重負荷時に対して負荷が小さい)の動作を説明する。図11(b)は、スイッチング電源の中負荷時の動作を示している。図11(b)は図11(a)の状態に対してスイッチングが停止する期間(連続的にパルスが出力されない期間)が存在する。   Next, the operation when the switching power supply is in a middle load (the load is smaller than that in the heavy load described above) will be described. FIG. 11B shows an operation at the time of middle load of the switching power supply. In FIG. 11B, there is a period in which switching stops (period in which pulses are not continuously output) with respect to the state of FIG.

図11(b)のような中負荷の場合、t103の期間で図10のt10〜t13を繰り返す動作を行うと、絶縁トランス104を介して供給した電力よりも、二次側で消費する電力の方が小さい。そのため、Vfbが基準電圧304を下回る(図11(b)のタイミングt104)。すると、電源IC103内の負荷状態判断部303の出力はLレベルとなる。303の出力は、論理積回路309に入力されている。従って、303の出力がLレベルである間は、ボトム検出回路307の出力レベルによらず、論理積回路309の出力はLレベルとなり、フリップフロップ310のQ出力は、それまでのLレベルを継続する。よって、OUT端子103oはLベルとなり、FET105はオフ状態を継続する(図11(b)の期間t105)。このとき、絶縁トランス104を介した二次側への電力供給は、一時的に停止している。   In the case of a medium load as shown in FIG. 11B, if the operation of repeating t10 to t13 in FIG. 10 is performed during the period of t103, the power consumed on the secondary side is more than the power supplied via the insulating transformer 104. Is smaller. Therefore, Vfb falls below the reference voltage 304 (timing t104 in FIG. 11B). Then, the output of the load state determination unit 303 in the power supply IC 103 becomes L level. The output of 303 is input to the logical product circuit 309. Therefore, while the output of 303 is at the L level, the output of the AND circuit 309 is at the L level regardless of the output level of the bottom detection circuit 307, and the Q output of the flip-flop 310 continues to be the previous L level. To do. Therefore, the OUT terminal 103o becomes the L bell, and the FET 105 continues to be off (period t105 in FIG. 11B). At this time, power supply to the secondary side via the insulating transformer 104 is temporarily stopped.

FET105がオフ状態を継続しているとき、ボトム検出回路307の出力は、104sに流れるIfが零となった時点で、Hレベルとなる(図10のt13)。Vfbは二次側への電力供給を一時的に停止しているため、緩やかに上昇し、パルス停止電圧304を超えた際に、負荷状態判断部303の出力はHレベルとなる(図11(b)のタイミングt106)。この時点で、フリップフロップ310のQ出力は、Hレベルとなる。また、この時点でのVfbとVisの関係はFET105がオフ状態を継続しているため、Vfb>Visとなっている。よって、OUT端子はHベルとなり、FET105はオンする。そして、再びVfbがパルス停止電圧304を下回るまでt10〜t13(図10)のスイッチング動作を繰り返す(t107)。   When the FET 105 continues to be in the OFF state, the output of the bottom detection circuit 307 becomes H level when If flowing through 104s becomes zero (t13 in FIG. 10). Since Vfb temporarily stops the power supply to the secondary side, it rises gently, and when the pulse stop voltage 304 is exceeded, the output of the load state determination unit 303 becomes H level (FIG. 11 ( b) timing t106). At this time, the Q output of the flip-flop 310 becomes H level. Further, the relationship between Vfb and Vis at this time is Vfb> Vis because the FET 105 continues to be off. Therefore, the OUT terminal becomes H-bell, and the FET 105 is turned on. Then, the switching operation from t10 to t13 (FIG. 10) is repeated until Vfb falls below the pulse stop voltage 304 (t107).

以上のように、中負荷時には、FET105のスイッチング動作を強制的に停止する制御(所謂、バースト動作と呼ばれる)が行われている。これにより、FET105のスイッチングによる損失を低減して機器の消費電力を低減することができる。   As described above, the control for forcibly stopping the switching operation of the FET 105 (so-called burst operation) is performed during medium load. Thereby, the loss by switching of FET105 can be reduced and the power consumption of an apparatus can be reduced.

次に、軽負荷時の動作について詳細に説明する。昨今、電子機器の待機電力の低減が強く求められている。スイッチング電源においては、軽負荷時の消費電力が、この待機電力に相当する。   Next, the operation at light load will be described in detail. Recently, there is a strong demand for reducing standby power of electronic devices. In a switching power supply, power consumption at light load corresponds to this standby power.

図11(c)は、軽負荷時の動作を示している。軽負荷時においては、期間t203の、FET105強制オフ時間が、図11(b)で示した中負荷時の期間t105の時間よりも長くなる。これはトランスの二次側での負荷電流が小さく、出力電圧の降下が緩やかなためである。また、二次側での消費電力が小さいため、FET105をオンしている期間(期間t201、単位時間あたりオン回数、1パルスの時間)は図11(b)で示したt103よりも短い。従って、軽負荷時のバースト動作周波数Fbst_lowは、中負荷時のバースト動作周波数Fbst_midよりも低下することとなり、FET105のスイッチングによる損失を低減して機器の消費電力をさらに低減することができる。   FIG. 11C shows the operation at light load. When the load is light, the FET 105 forced off time during the period t203 is longer than the time during the medium load period t105 shown in FIG. This is because the load current on the secondary side of the transformer is small and the output voltage drops slowly. Further, since the power consumption on the secondary side is small, the period during which the FET 105 is turned on (period t201, the number of on-times per unit time, the time of one pulse) is shorter than t103 shown in FIG. Therefore, the burst operation frequency Fbst_low at the time of light load is lower than the burst operation frequency Fbst_mid at the time of medium load, so that the loss due to switching of the FET 105 can be reduced and the power consumption of the device can be further reduced.

上述のように、中負荷時のバースト周波数Fbst_mid(バースト動作の周波数)軽負荷時のバースト周波数Fbst_low(バースト動作の周波数)には、一般に下式の関係が成り立つ。
Fbst_mid>Fbst_low ・・・(3)
As described above, the burst frequency Fbst_mid (burst operation frequency) at medium load generally has the following relationship with the burst frequency Fbst_low (burst operation frequency) at light load.
Fbst_mid> Fbst_low (3)

次に、出力負荷条件とFET105のパルス幅およびスイッチング回数の関係について説明する。上述した、軽負荷時において消費電力を低減させるには、FET105のスイッチング周波数を低下させることに加えて、スイッチング回数を減らすことも重要である。なぜならスイッチング回数が多くなると、スイッチングFET105のオン時、オフ時に発生するスイッチング損失が増加し、消費電力を増加させてしまうためである。   Next, the relationship between the output load condition, the pulse width of the FET 105, and the number of switching operations will be described. In order to reduce the power consumption at the time of the light load described above, it is important to reduce the number of switchings in addition to lowering the switching frequency of the FET 105. This is because when the number of times of switching increases, switching loss that occurs when the switching FET 105 is turned on and off increases, resulting in an increase in power consumption.

前述したように、電源IC103はフィードバック端子103fの端子電圧Vfbと基準電圧304を比較することで、連続したスイッチング回数を決定する。また、IS端子103iに入力された電圧Visと、フィードバック端子103fに入力された電圧Vfbを比較することでスイッチングFET105のパルス幅を決定する。すなわち、連続したスイッチング回数は、フィードバック端子103fの端子電圧Vfbが基準電圧304を下回るまで継続されるため、概ね負荷電流が大きいほどスイッチング回数が多くなる。   As described above, the power supply IC 103 compares the terminal voltage Vfb of the feedback terminal 103f and the reference voltage 304 to determine the number of continuous switching. Further, the pulse width of the switching FET 105 is determined by comparing the voltage Vis input to the IS terminal 103i with the voltage Vfb input to the feedback terminal 103f. That is, since the continuous number of times of switching is continued until the terminal voltage Vfb of the feedback terminal 103f falls below the reference voltage 304, the number of times of switching generally increases as the load current increases.

従って、中負荷時の連続スイッチング回数Sbst_nm(バースト動作内の周波数)と軽負荷時の連続スイッチング回数Sbst_nl(バースト動作内の周波数)には、一般に下式の関係が成り立つ。
Sbst_nm>Sbst_nl ・・・(4)
Therefore, the relationship of the following equation is generally established between the number Sbst_nm of continuous switching at medium load (frequency in burst operation) and the number of continuous switching Sbst_nl at light load (frequency in burst operation).
Sbst_nm> Sbst_nl (4)

なお、前述したことから、単位時間当たりのスイッチング回数が下記のようになることもわかる。
重負荷時の連続スイッチング回数Snh(連続スイッチング動作であり制限無し)
中負荷時の連続スイッチング回数Snm(バースト動作内の周波数)
軽負荷時の連続スイッチング回数Snl(バースト動作内の周波数)
Snh>Snm>Snl ・・・(5)
From the above, it can be seen that the number of times of switching per unit time is as follows.
Number of continuous switching times under heavy load Snh (continuous switching operation, no limit)
Number of continuous switching operations at medium load Snm (frequency within burst operation)
Number of continuous switching times at light load Snl (frequency within burst operation)
Snh>Snm> Snl (5)

また、スイッチングFET105のオン時のパルス幅はVisとVfbの差が大きいほど長くなり、負荷電流が大きいほど長くなる。しかし、前述の(5)式の関係や、フィードバックループの応答等の条件によっては、重負荷時と中負荷時における最大パルス幅は等しくなる可能性がある。すなわち、重負荷時の最大パルス幅PWh_Max、中負荷時の最大パルス幅PWm_Max、軽負荷時の最大パルス幅PWl_Maxには、一般に下式の関係が成り立つ。
PWh_Max≒PWm_MAX>PWl_MAX ・・・(6)
Further, the pulse width when the switching FET 105 is turned on becomes longer as the difference between Vis and Vfb becomes larger, and becomes longer as the load current becomes larger. However, there is a possibility that the maximum pulse width at the time of heavy load and that at the time of medium load are equal depending on the relationship of the above-described equation (5) and the response of the feedback loop. That is, the following equation is generally established for the maximum pulse width PWh_Max at heavy load, the maximum pulse width PWm_Max at medium load, and the maximum pulse width PWl_Max at light load.
PWh_Max≈PWm_MAX> PWl_MAX (6)

前述したように、スイッチング電源において軽負荷時のみならず中負荷時においても消費電力を低減させるためには、FET105のオン時のパルス幅を大きくし、スイッチング回数を減らすことが求められる。また、前述したように電源IC103は、IS端子103iに入力された電圧Visと、FB端子103fに入力された電圧Vfbを、パルス幅決定部302の比較部302cによる比較結果に従って、FET105のオン時間を決定している。スイッチング電源装置では、中負荷時のスイッチング動作から重負荷時のスイッチング動作に移行する直前の負荷領域で、負荷電流が比較的大きいにも関わらず、バースト動作を行っているため、出力リプルが大きくなる。つまり、重負荷から中負荷への移行期間において、出力リプルが大きくなる。   As described above, in order to reduce the power consumption of the switching power supply not only at the light load but also at the middle load, it is required to increase the pulse width when the FET 105 is turned on and reduce the number of times of switching. Further, as described above, the power supply IC 103 determines the ON time of the FET 105 according to the comparison result by the comparison unit 302c of the pulse width determination unit 302 between the voltage Vis input to the IS terminal 103i and the voltage Vfb input to the FB terminal 103f. Is determined. In a switching power supply device, the output ripple is large because burst operation is performed in the load region immediately before switching from switching operation at medium load to switching operation at heavy load, although the load current is relatively large. Become. That is, the output ripple increases during the transition period from heavy load to medium load.

前述した図11(b)では中負荷時において、比較的負荷電流が比較的大きいため、FET105のオフ期間(バースト動作における強制オフする期間)における出力電圧、およびFB端子電圧の変化も大きい。そのため、比較部302cで決定するFET105オン時のパルス幅も長くなる。このパルス幅が長いと、絶縁トランス104を介して二次側へ伝達される瞬時電力も大きく、FET105のオン期間における出力電圧、およびFB端子103f電圧Vfbの変化も大きくなる。その結果、出力電圧のリプル電圧が大きくなってしまう。   In FIG. 11B described above, since the load current is relatively large at the time of medium load, the change in the output voltage and the FB terminal voltage during the off period of FET 105 (the period during which forced off is performed in the burst operation) is also large. For this reason, the pulse width when the FET 105 is turned on, which is determined by the comparator 302c, also becomes longer. When this pulse width is long, the instantaneous power transmitted to the secondary side via the insulating transformer 104 is also large, and the change in the output voltage and the FB terminal 103f voltage Vfb during the ON period of the FET 105 is also large. As a result, the ripple voltage of the output voltage becomes large.

また、前述したように、昨今の低消費電力化の流れから、軽負荷時のバースト動作周波数Fbst_lowおよび中負荷時のバースト動作周波数Fbst_midは従来よりも低くなる傾向にある。バースト動作周波数Fbst_midが低くなると、FET105のオフ期間及びFET105のオン時のパルス幅が長くなり、出力電圧のリプルがより顕著に現れる傾向となる。   Further, as described above, the burst operation frequency Fbst_low at the time of light load and the burst operation frequency Fbst_mid at the time of medium load tend to be lower than those in the past due to the recent trend of low power consumption. When the burst operation frequency Fbst_mid is lowered, the pulse width when the FET 105 is turned off and when the FET 105 is turned on becomes longer, and the ripple of the output voltage tends to appear more prominently.

上記課題を解決するため、バースト動作中はスイッチング素子のオン時のパルス幅に制限を設け、絶縁トランスを介して二次側へ伝達される瞬時電力を小さくする。これにより、スイッチング素子のオン期間における出力電圧、及びフィードバックされる電圧の変化を抑制し、中負荷時の出力リプルを抑制する手法がある。   In order to solve the above problem, during the burst operation, the pulse width when the switching element is on is limited to reduce the instantaneous power transmitted to the secondary side via the insulating transformer. As a result, there is a technique for suppressing changes in the output voltage during the on-period of the switching element and the voltage fed back to suppress output ripple at the time of medium load.

以下、スイッチング素子のオン時のパルス幅に制限を設けたスイッチング電源(以後、パルス幅制限電源という)の動作について説明する。図12に、パルス幅制限電源の構成を示す。前述した図9で説明したスイッチング電源と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図13に、パルス幅制限電源の特徴を表す動作波形を示す。図9の構成に対して、電源IC103内部のパルス幅決定部302におけるパルス幅制限部305と、スイッチング素子の駆動パルス時間の上限を制限する判断に用いる基準電圧306を追加した構成である。   Hereinafter, an operation of a switching power supply (hereinafter referred to as a pulse width limited power supply) in which the pulse width when the switching element is turned on is limited will be described. FIG. 12 shows the configuration of the pulse width limited power supply. The same components as those of the switching power supply described with reference to FIG. FIG. 13 shows operation waveforms representing the characteristics of the pulse width limited power supply. 9 is a configuration in which a pulse width limiting unit 305 in the pulse width determining unit 302 in the power supply IC 103 and a reference voltage 306 used for determination to limit the upper limit of the driving pulse time of the switching element are added.

まず、第一の基準電圧である基準電圧304と第二の基準電圧である基準電圧306は以下の関係になる。
基準電圧306>基準電圧304 ・・・(7)
First, the reference voltage 304 as the first reference voltage and the reference voltage 306 as the second reference voltage have the following relationship.
Reference voltage 306> reference voltage 304 (7)

これは、パルス幅制限部305にヒステリシス特性を持たせるためである。パルス幅制限部305は内部にパルス幅制限判定部305a、マスク信号生成部305b、タイマー305cと論理和回路305dを構成している。パルス幅制限部305の最終出力はフリップフロップ310のリセット端子に接続されている。パルス幅制限部305の動作は以下のとおりである。
(1)パルス幅の制限/制限解除の判定
(2)タイマー302cによりフリップフロップ310のQ出力のHレベル出力継続時間をカウント
(3)(1)、(2)によって決定されるマスク信号
(4)マスク信号、比較部302cより最終出力の判定
まず、(1)では、FB端子103fに入力された電圧Vfb、基準電圧304、基準電圧306がパルス幅制限判定部305aによって比較され、比較結果に従ってパルス幅の制限/制限解除の判定を行う。具体的には、Vfbが基準電圧304を下回るとマスク信号生成部305bに対してHレベルを出力してパルス幅を制限し、Vfbが基準電圧306を上回るとマスク信号生成部305bに対してLレベルを出力してパルス幅制限を解除する。Vfbが基準電圧304−基準電圧306の間にある場合には、前の状態を保持する。このように、パルス幅決定部302が上述のような動作を行うことにより、ヒステリシス特性を持ったFET105オンのパルス幅の制限動作を実現している。
This is because the pulse width limiting unit 305 has hysteresis characteristics. The pulse width limiter 305 includes a pulse width limit determiner 305a, a mask signal generator 305b, a timer 305c, and an OR circuit 305d. The final output of the pulse width limiting unit 305 is connected to the reset terminal of the flip-flop 310. The operation of the pulse width limiting unit 305 is as follows.
(1) Pulse width limitation / restriction determination (2) Counting H level output duration of Q output of flip-flop 310 by timer 302c (3) Mask signal (4) determined by (1), (2) ) Determination of final output from mask signal and comparison unit 302c First, in (1), the voltage Vfb, the reference voltage 304, and the reference voltage 306 input to the FB terminal 103f are compared by the pulse width limit determination unit 305a, and according to the comparison result Determines whether the pulse width is restricted or released. Specifically, when Vfb falls below the reference voltage 304, an H level is output to the mask signal generation unit 305b to limit the pulse width, and when Vfb exceeds the reference voltage 306, L falls to the mask signal generation unit 305b. The level is output and the pulse width restriction is released. When Vfb is between the reference voltage 304 and the reference voltage 306, the previous state is maintained. As described above, the pulse width determining unit 302 performs the operation as described above, thereby realizing the pulse width limiting operation of the FET 105 with hysteresis characteristics.

(2)におけるカウントはパルス幅制限判定部305aの出力がHレベルであるときのみ行う。パルス幅制限判定部305aの出力がHレベルのときは、フリップフロップ310の出力がHレベルとなると同時に、マスク信号生成部305bはタイマー305cによって、フリップフロップ310のQ出力のHレベル継続時間のカウントを開始する。(1)の結果がパルス幅制限判定部305aの出力、もしくはフリップフロップ310のQ出力がLレベルのときはカウントしない。   The counting in (2) is performed only when the output of the pulse width restriction determination unit 305a is at the H level. When the output of the pulse width limit determination unit 305a is at the H level, the output of the flip-flop 310 is at the H level, and at the same time, the mask signal generation unit 305b counts the H level duration of the Q output of the flip-flop 310 by the timer 305c. To start. When the result of (1) is the output of the pulse width restriction determination unit 305a or the Q output of the flip-flop 310 is L level, the count is not performed.

(3)におけるマスク信号はマスク信号生成部305bによって生成され、比較部302cの結果を有効(この状態をマスク解除状態とする)とするか無効(この状態をマスク状態とする)とするかを決定する。ここでは、マスク信号生成部305bは(2)によるタイマーの値が所定値未満の場合はマスク解除状態とし、Lレベルを出力する。一方、(2)によるタイマーの値が所定値以上となったことをトリガとして、数百ナノsecの間、Hレベルを出力し、カウンタをクリアする。   The mask signal in (3) is generated by the mask signal generation unit 305b, and whether the result of the comparison unit 302c is valid (this state is set as a mask release state) or invalid (this state is set as a mask state). decide. Here, the mask signal generation unit 305b sets the mask release state when the timer value in (2) is less than a predetermined value, and outputs the L level. On the other hand, triggered by the timer value in (2) being equal to or greater than a predetermined value, the H level is output for several hundred nanoseconds to clear the counter.

(4)では、最終出力であるフリップフロップ310への信号を出力する。ここでは論理和回路305dを用いて、(3)によるマスク信号生成部305bの出力、または比較部302cの出力がHレベル状態のときにHレベルを出力する。もしマスク信号生成部305bの出力がHレベルであれば、比較部302cの出力がLレベルであっても、フリップフロップ310への信号はH出力となる。   In (4), a signal to the flip-flop 310 which is the final output is output. Here, the OR circuit 305d is used to output the H level when the output of the mask signal generation unit 305b in (3) or the output of the comparison unit 302c is in the H level state. If the output of the mask signal generation unit 305b is H level, the signal to the flip-flop 310 is H output even if the output of the comparison unit 302c is L level.

ここで、パルス幅制限電源の特徴は、中負荷時の動作にある。中負荷時の場合の動作について、図13の動作波形と対応づけて説明する。パルス幅制限電源では、フリップフロップ310の出力がHレベルとなると同時に、パルス幅制限部305は、パルス幅制限部305内のタイマー305cによって、フリップフロップ310のQ出力のHレベル継続時間のカウントを開始する。FET105がオンすると、図9に示す従来例であれば、電源IC103は、Visが上昇し、Vfbよりもわずかに大きくなった時点で、FET105をオフする。一方、パルス幅制限電源では、パルス幅制限部305において前述の(1)〜(4)の動作によってパルス幅の制限を行っている。仮にVisがVfbに到達していなくても、前述した(1)から(4)の動作によりタイマー305cが所定値に到達した時点でパルス幅制限部305の出力はHレベルとなる。これによりフリップフロップ310のQ出力はLレベルとなり、FET105はオフされる。   Here, the feature of the pulse width limited power supply is the operation at the time of medium load. The operation at the time of medium load will be described in association with the operation waveform of FIG. In the pulse width limited power supply, the output of the flip-flop 310 becomes H level, and at the same time, the pulse width limiting unit 305 counts the H level duration of the Q output of the flip-flop 310 by the timer 305c in the pulse width limiting unit 305. Start. When the FET 105 is turned on, in the conventional example shown in FIG. 9, the power supply IC 103 turns off the FET 105 when Vis rises and becomes slightly larger than Vfb. On the other hand, in the pulse width limited power supply, the pulse width limiting unit 305 limits the pulse width by the operations (1) to (4) described above. Even if Vis does not reach Vfb, the output of the pulse width limiter 305 becomes H level when the timer 305c reaches a predetermined value by the operations (1) to (4) described above. As a result, the Q output of the flip-flop 310 becomes L level, and the FET 105 is turned off.

ある中負荷条件において、前述したように、VisがVfbに到達する前に、FET105をオフすると、図9に示す従来例よりも瞬時的に二次側に伝える電力は小さくなる。そのため、1バースト周期あたりのFET105オン回数が従来の電源よりも多くなる。これは、中負荷時のバースト動作時において、1度に供給する瞬時電力を小さくし、スイッチング回数を増やすことで必要な電力を供給していることになる。   Under certain medium load conditions, as described above, if the FET 105 is turned off before Vis reaches Vfb, the power transmitted to the secondary side instantaneously becomes smaller than that in the conventional example shown in FIG. For this reason, the number of times the FET 105 is turned on per burst period is larger than that of the conventional power supply. This means that the necessary power is supplied by reducing the instantaneous power supplied at a time and increasing the number of switching operations during burst operation at medium load.

このように、バースト動作において、パルス幅制限部305によってFET105のオンのパルス幅に制限を設ける。これにより、1度に供給する瞬時電力を小さくすると、出力電圧、およびFB端子電圧の変化も緩やかとなり、その結果、出力電圧のリプル電圧を小さくすることが可能となる。また、パルス幅制限電源では、バースト動作において、FET105オンのパルス幅の上限を設定しているため、二次側で必要な電力を十分に供給することが出来なくなるような負荷条件が存在する。このような場合は中負荷から重負荷に状態を遷移することになる。   Thus, in the burst operation, the pulse width limiter 305 limits the ON pulse width of the FET 105. As a result, when the instantaneous power supplied at one time is reduced, changes in the output voltage and the FB terminal voltage also become gradual, and as a result, the ripple voltage of the output voltage can be reduced. Further, since the pulse width limited power supply sets the upper limit of the ON pulse width of the FET 105 in the burst operation, there is a load condition that makes it impossible to supply sufficient power on the secondary side. In such a case, the state transitions from a medium load to a heavy load.

図13において、タイミングt309以降は、中負荷から重負荷に移行する負荷条件における説明図である。以下にその詳細を述べる。図13においてタイミングt309でフィードバック端子電圧Vfbが基準電圧304を上回ると、パルス幅制限部305によってFET105オンのパルス幅を制限しながらスイッチング動作を繰り返す。その後、t310において、負荷電流が増加し、出力電圧が再び低下すると、二次側における必要な消費電力に対し、十分な電力供給が出来ず、Vfbが基準電圧306まで上昇する(タイミングt311)。   In FIG. 13, after the timing t309, it is an explanatory diagram under a load condition for shifting from a medium load to a heavy load. Details are described below. In FIG. 13, when the feedback terminal voltage Vfb exceeds the reference voltage 304 at timing t <b> 309, the switching operation is repeated while the pulse width limiting unit 305 limits the pulse width for turning on the FET 105. Thereafter, when the load current increases and the output voltage decreases again at t310, sufficient power cannot be supplied for the required power consumption on the secondary side, and Vfb rises to the reference voltage 306 (timing t311).

フィードバック端子電圧Vfbが基準電圧306を上回ると、パルス幅制限決定部305aはマスク信号生成部305bに対してLレベルを出力してパルス幅制限を解除する。   When the feedback terminal voltage Vfb exceeds the reference voltage 306, the pulse width restriction determination unit 305a outputs an L level to the mask signal generation unit 305b to release the pulse width restriction.

これにより、電源IC103は、図9に示す従来例と同じように、Visが上昇し、Vfbよりもわずかに大きくなった時点まで、FET105をオンする(t311以降)。   Thereby, the power supply IC 103 turns on the FET 105 until Vis rises and becomes slightly larger than Vfb as in the conventional example shown in FIG. 9 (after t311).

次に、軽負荷時の動作について以下に述べる。パルス幅制限電源では、バースト動作において、パルス幅制限部305によってFET105オンのパルス幅制限を行っている。このようなパルス幅制限を行うと、スイッチング回数が増加し、消費電力の低減を求められるような軽負荷時において、消費電力の増加が懸念される。パルス幅制限電源では、そのような実情を鑑みて、パルス幅制限によって決定されるパルス幅は、軽負荷時のパルス幅よりも大きくなるように設定している。すなわち、パルス幅制限によって決定される最大パルス幅をPLSlim、軽負荷時にVfbとVisを比較して決定されるパルス幅をPLSlowとすると、以下に示す関係にある。これにより、軽負荷時の消費電力を従来例と同程度とすることができる。
PLSlim>PLSlow ・・・(8)
Next, the operation at light load will be described below. In the pulse width limited power supply, the pulse width limiter 305 limits the pulse width of the FET 105 on in burst operation. When such pulse width restriction is performed, the number of switching operations increases, and there is a concern about an increase in power consumption at the time of a light load that requires a reduction in power consumption. In consideration of such a situation, the pulse width limited power supply is set so that the pulse width determined by the pulse width limitation is larger than the pulse width at light load. That is, the following relationship is established, assuming that the maximum pulse width determined by the pulse width limitation is PLSlim, and the pulse width determined by comparing Vfb and Vis at light load is PLSlow. Thereby, the power consumption at the time of a light load can be made comparable as a prior art example.
PLSlim> PLSlow (8)

以上のように、パルス幅制限電源では、パルス幅制限部305および基準電圧306を追加することにより、軽負荷時の消費電力を増加させることなく、中負荷時の出力リプルを低減することができる。   As described above, in the pulse width limited power supply, by adding the pulse width limiting unit 305 and the reference voltage 306, it is possible to reduce the output ripple at the middle load without increasing the power consumption at the light load. .

しかしながら、上記のパルス幅が制限されている状態においては、次に説明するような課題がある。例えば、負荷電流が急激に増加した場合、パルス幅が制限され、絶縁トランスを介して二次側へ伝達される瞬時電力を小さくしているため、一次側から十分に電力供給できない。よって、二次側の必要電力に対して一次側からの電力供給が不足し、出力電圧が低下してしまう。そして、パルス制限が解除されるまではこの出力電圧の低下が継続してしまう。   However, in the state where the pulse width is limited, there is a problem as described below. For example, when the load current increases rapidly, the pulse width is limited and the instantaneous power transmitted to the secondary side via the insulating transformer is reduced, so that sufficient power cannot be supplied from the primary side. Therefore, the power supply from the primary side is insufficient with respect to the required power on the secondary side, and the output voltage decreases. The output voltage continues to decrease until the pulse restriction is released.

このとき、電子機器に必要な電圧仕様を満足できない。   At this time, the voltage specification required for the electronic device cannot be satisfied.

以下に、このような負荷電流が急激に増加した場合における対策について以下に本発明の実施例に基づき具体的に説明する。   Hereinafter, a countermeasure against such a sudden increase in load current will be specifically described based on an embodiment of the present invention.

(実施例1)
図1に、実施例1のスイッチング電源を示す。前述した図9及び図12で説明したスイッチング電源と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図2に実施例1の電源IC103内部のパルス幅制限部305の内部回路の詳細図を示す。さらに図3に、実施例1のスイッチング電源の特徴を表す動作波形を示す。
Example 1
FIG. 1 shows a switching power supply according to the first embodiment. The same components as those of the switching power supply described with reference to FIGS. 9 and 12 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 2 shows a detailed diagram of an internal circuit of the pulse width limiting unit 305 in the power supply IC 103 according to the first embodiment. Further, FIG. 3 shows operation waveforms representing the characteristics of the switching power supply according to the first embodiment.

図1に示す本実施例の構成では、図12で説明したスイッチング電源の電源IC103におけるパルス幅制限部305に対して、フィードバック電圧Vfbの変化量を検出する傾き検出部305e(変化量検出手段ともいう)と論理積回路305fを追加している。以下、図2を用いて傾き検出部305eの内部回路と論理積回路305fの動作を説明する。   In the configuration of the present embodiment shown in FIG. 1, an inclination detector 305e (also referred to as a change detector) detects the amount of change in the feedback voltage Vfb with respect to the pulse width limiter 305 in the power supply IC 103 of the switching power source described in FIG. And an AND circuit 305f. Hereinafter, the operation of the internal circuit of the inclination detector 305e and the AND circuit 305f will be described with reference to FIG.

図2に示すように、傾き検出部305eは、微分回路305gと比較器305hと電源ICのVccと抵抗305i及び抵抗306jで構成されている。微分回路305gの入力はフィードバック電圧Vfbが接続されており、出力は比較器305hの反転入力端子と接続されている。一方、比較器305hの非反転入力端子には、基準電圧Vthとして電源ICの電源Vccを抵抗305iと305jで分圧された電圧が入力されている。比較器305hは微分回路305gの出力結果と基準電圧Vthの比較結果により、微分回路305gの出力が高くなった場合に論理積回路305fへLレベルを出力する。つまり、Vfbの傾きを検出し、傾きが所定の傾き(閾値)以上となった場合(=負荷変動が大きい場合)に論理積回路305fへLレベルを出力する。傾き検出部305eは、Vfbが所定の傾き(閾値)未満の場合(=負荷変動が小さい場合)はHレベルを出力する。また、論理積回路305fは、パルス幅制限判定部305aの出力と傾き検出部305eの出力が共にHレベルのときのみHレベルを出力する。すなわち、傾き検出部305eがLレベル(負荷変動が大きい場合)のとき、論理積回路305fはマスク信号生成部305bに対してLレベルを出力してパルス幅制限を解除する。   As shown in FIG. 2, the inclination detecting unit 305e includes a differentiating circuit 305g, a comparator 305h, a power supply IC Vcc, a resistor 305i, and a resistor 306j. The input of the differentiation circuit 305g is connected to the feedback voltage Vfb, and the output is connected to the inverting input terminal of the comparator 305h. On the other hand, a voltage obtained by dividing the power supply Vcc of the power supply IC by the resistors 305i and 305j is input to the non-inverting input terminal of the comparator 305h as the reference voltage Vth. The comparator 305h outputs an L level to the AND circuit 305f when the output of the differentiating circuit 305g becomes high as a result of comparing the output result of the differentiating circuit 305g and the reference voltage Vth. That is, the slope of Vfb is detected, and when the slope is equal to or greater than a predetermined slope (threshold) (= when the load fluctuation is large), the L level is output to the AND circuit 305f. The inclination detection unit 305e outputs an H level when Vfb is less than a predetermined inclination (threshold) (= when the load fluctuation is small). The AND circuit 305f outputs the H level only when both the output of the pulse width restriction determination unit 305a and the output of the inclination detection unit 305e are at the H level. That is, when the inclination detection unit 305e is at the L level (when the load fluctuation is large), the AND circuit 305f outputs the L level to the mask signal generation unit 305b to release the pulse width restriction.

次に、本実施例の特徴である中負荷から重負荷に急激に負荷が変動した場合の動作について図3を用いて説明する。なお、本実施例における重負荷の連続スイッチング動作、中負荷及び軽負荷時のバースト動作中のパルス幅制限動作は前述した動作と同様であるため説明を省略する。   Next, an operation when the load is suddenly changed from a medium load to a heavy load, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIG. The continuous switching operation of the heavy load and the pulse width limiting operation during the burst operation at the middle load and the light load in the present embodiment are the same as those described above, and thus the description thereof is omitted.

図3中のt400〜t410までは、フィードバック電圧Vfbの変化量は所定の傾きより小さい(=負荷変動が小さい)ため、本実施例の構成である傾き検出部305eはHレベルのままとなる。よって、パルス幅制限判定部305aの出力状態により、パルス幅が制限された状態で動作するか否か決定する。ここでは、パルス幅を制限しているため、図3のようにパルス幅制限判定部305aはHレベルとなり、論理積回路305fもHレベルとなっている。そして、t411の時点で負荷電流が急激に増加すると、二次側における必要な消費電力に対し、十分な電力供給ができないため、Vfbが上昇する(期間t412)。この時、図中の微分回路305gの出力電圧の値も上昇し、基準電圧Vthを超えると、傾き検出部305eは論理積回路305fにLレベルを出力する(タイミングt413)。一方、Vfbが基準電圧304−基準電圧306間にあるため、パルス幅制限判定部305aは前の状態を保持しており、この時点ではHレベルを出力している。よって論理積回路305fは、マスク信号生成部305bに対してLレベルを出力してパルス幅制限を解除する(t413)。これにより、電源IC103は従来技術と同様にVisがVfbよりもわずかに大きくなった時点でFET105をオンするように動作し(t413以降)、電力を十分に供給できるようになる。   From t400 to t410 in FIG. 3, the change amount of the feedback voltage Vfb is smaller than the predetermined gradient (= the load fluctuation is small), so the gradient detector 305e which is the configuration of this embodiment remains at the H level. Therefore, whether to operate in a state where the pulse width is limited is determined according to the output state of the pulse width limit determination unit 305a. Here, since the pulse width is limited, the pulse width limitation determination unit 305a is at H level and the AND circuit 305f is also at H level as shown in FIG. When the load current increases rapidly at time t411, Vfb rises because sufficient power cannot be supplied for the necessary power consumption on the secondary side (period t412). At this time, the value of the output voltage of the differentiating circuit 305g in the figure also rises, and when the reference voltage Vth is exceeded, the slope detecting unit 305e outputs an L level to the AND circuit 305f (timing t413). On the other hand, since Vfb is between the reference voltage 304 and the reference voltage 306, the pulse width restriction determination unit 305a holds the previous state, and at this time, outputs H level. Therefore, the AND circuit 305f outputs the L level to the mask signal generation unit 305b to release the pulse width restriction (t413). As a result, the power supply IC 103 operates to turn on the FET 105 when Vis is slightly larger than Vfb (t413 and thereafter), as in the prior art, and can sufficiently supply power.

以上のように、Vfbの傾きを検出することで、負荷電流の急激な増加が起こったとしても、図13のt311時点よりも早いタイミングでパルス幅制限を解除して、電力を供給できるようになるため、出力電圧の低下を低減することが可能となる。   As described above, by detecting the slope of Vfb, even if a sudden increase in the load current occurs, the pulse width restriction is released at a timing earlier than the time point t311 in FIG. 13 so that power can be supplied. Therefore, it is possible to reduce the decrease in output voltage.

また、本実施例ではフィードバック電圧Vfbの傾きの検出に微分回路を用いた構成で説明をしたが、これは一例であって、Vfbの変化を検出する回路は微分回路以外の回路や他の手段であっても良い。   In the present embodiment, the configuration using the differentiation circuit for detecting the slope of the feedback voltage Vfb has been described. However, this is only an example, and the circuit for detecting the change in Vfb is a circuit other than the differentiation circuit or other means. It may be.

(実施例2)
実施例1(図1)の構成において、フィードバック電圧Vfbの傾きを検出し、負荷が急激に増加した際に、従来の電源よりも早いタイミングでパルス幅制限の解除することで、出力電圧の低下を低減することができることを説明した。ところで、図1のスイッチング電源は、周囲からのノイズ、及び商用電源からのノイズ等によりFB端子にノイズが入ると、出力パルスの乱れが生じてしまう可能性がある。よって、図4に示す電源IC103のFB端子にコンデンサ110を接続し、ノイズに対する耐性を向上する構成にする場合がある。ここで、このノイズ対策用のコンデンサ110の容量が大きい場合は、負荷の急激な増加時にフィードバック電圧Vfbの傾き小さくなるため、実施例1の構成ではパルス制限を解除することができないという課題が発生する。
(Example 2)
In the configuration of the first embodiment (FIG. 1), the slope of the feedback voltage Vfb is detected, and when the load suddenly increases, the output of the output voltage is reduced by releasing the pulse width restriction at a timing earlier than that of the conventional power supply. It has been explained that can be reduced. By the way, in the switching power supply of FIG. 1, when noise enters the FB terminal due to noise from the surroundings, noise from the commercial power supply, or the like, the output pulse may be disturbed. Therefore, there is a case where the capacitor 110 is connected to the FB terminal of the power supply IC 103 illustrated in FIG. Here, when the capacitance of the noise countermeasure capacitor 110 is large, the slope of the feedback voltage Vfb is reduced when the load is suddenly increased. Therefore, there is a problem that the pulse limitation cannot be released in the configuration of the first embodiment. To do.

本実施例はこのようなノイズ対策用のコンデンサを使用した場合でも負荷が急激に増加した場合に対応できる電源を提供する構成を特徴とするものである。図4に、実施例2のスイッチング電源を示す。前述した図1、図9及び図12で説明したスイッチング電源と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図5に、実施例2の電源IC103内部のパルス幅制限部305の内部回路の詳細図を示す。さらに図6に、実施例2のスイッチング電源の特徴を表す動作波形を示す。   The present embodiment is characterized by providing a power supply that can cope with a sudden increase in load even when such a noise countermeasure capacitor is used. FIG. 4 shows a switching power supply according to the second embodiment. The same components as those of the switching power supply described with reference to FIGS. 1, 9, and 12 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 5 shows a detailed diagram of the internal circuit of the pulse width limiting unit 305 in the power supply IC 103 of the second embodiment. Further, FIG. 6 shows operation waveforms representing the characteristics of the switching power supply according to the second embodiment.

図4の構成では、FB端子にノイズ対策用のコンデンサ110が接続されている。さらに電源IC301に新たにTH端子を設け、実施例1で説明した図2の傾き検出部305e内部の基準電圧Vthを生成するプルダウン抵抗305jを、TH端子を介して電源IC103外部に配置した構成が実施例1(図1)とは異なる。すなわち、本実施例では基準電圧Vthを生成するプルダウン抵抗305jを電源IC103の外部に配置することで、基準電圧Vthを可変とすることができる構成が特徴である。   In the configuration of FIG. 4, a noise countermeasure capacitor 110 is connected to the FB terminal. Further, the power supply IC 301 is newly provided with a TH terminal, and the pull-down resistor 305j for generating the reference voltage Vth inside the inclination detection unit 305e of FIG. 2 described in the first embodiment is arranged outside the power supply IC 103 via the TH terminal. Different from Example 1 (FIG. 1). That is, the present embodiment is characterized in that the reference voltage Vth can be made variable by disposing the pull-down resistor 305j for generating the reference voltage Vth outside the power supply IC 103.

次に、図6に基づき本実施例の動作を説明する。なお実施例1と同様な箇所は説明を省略する。図6における実施例1との違いは、図中のFB端子電圧においてt511のタイミングで負荷が増加した時の電圧の上昇の度合いである。コンデンサ110を追加したことでフィードバック電圧Vfbの上昇量が実施例1(破線で示す)に比べて小さくなる。また、このフィードバック電圧Vfbの上昇の度合いが変わるため、図中の微分回路305gの出力電圧に示す通り、微分回路の出力結果も実施例1(破線で示す)に比べて小さくなる。よって、本実施例においては、傾き検出部305eにおける比較器305hの基準電圧Vth2(実施例1のVthより小さい値)となるように抵抗305jを変更する。そして、実施例1と同様のタイミングt513でパルス幅制限が解除されるように定数を調整している。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. Note that description of parts similar to those in the first embodiment is omitted. 6 differs from the first embodiment in the degree of voltage increase when the load increases at the timing of t511 in the FB terminal voltage in the drawing. By adding the capacitor 110, the amount of increase in the feedback voltage Vfb becomes smaller than that in the first embodiment (indicated by a broken line). Further, since the degree of increase of the feedback voltage Vfb changes, the output result of the differentiating circuit is also smaller than that of the first embodiment (shown by a broken line) as shown by the output voltage of the differentiating circuit 305g in the figure. Therefore, in this embodiment, the resistor 305j is changed so as to be the reference voltage Vth2 (a value smaller than Vth of Embodiment 1) of the comparator 305h in the inclination detector 305e. Then, the constant is adjusted so that the pulse width restriction is released at the same timing t513 as in the first embodiment.

以上説明したように、電源IC103のFB端子にノイズ対策用のコンデンサ110を接続した構成においても、急激に負荷が増加の際にVfbの傾きが変わった場合(小さくなった場合)に、基準電圧Vthを小さく変更する。これにより、実施例1と同様のタイミングでパルス幅制限の解除を行うことが可能となる。   As described above, even in the configuration in which the noise suppression capacitor 110 is connected to the FB terminal of the power supply IC 103, when the slope of Vfb changes (when it decreases) when the load suddenly increases, the reference voltage Change Vth to a smaller value. As a result, the pulse width restriction can be released at the same timing as in the first embodiment.

(実施例3)
図7に、実施例3のスイッチング電源を示す。前述した図1、図9及び図12で説明したスイッチング電源と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また図8に、実施例3のスイッチング電源の特徴を表す動作波形を示す。
Example 3
FIG. 7 shows a switching power supply according to the third embodiment. The same components as those of the switching power supply described with reference to FIGS. 1, 9, and 12 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 8 shows operation waveforms representing the characteristics of the switching power supply according to the third embodiment.

図7の構成では図12に説明したスイッチング電源に対して、他の基準電圧311を追加し、フィードバック電圧Vfbと基準電圧311をマスク信号生成部305bに接続した所が異なる。なお、本実施例における各基準電圧は、以下の式(9)の関係になる。
基準電圧306>基準電圧311>基準電圧304 ・・・(9)
7 is different from the switching power supply described in FIG. 12 in that another reference voltage 311 is added and the feedback voltage Vfb and the reference voltage 311 are connected to the mask signal generation unit 305b. In addition, each reference voltage in a present Example becomes the relationship of the following formula | equation (9).
Reference voltage 306> reference voltage 311> reference voltage 304 (9)

次に、本実施例におけるマスク信号生成部305bの動作を説明する。図12のスイッチング電源において、マスク信号生成部305bにおけるパルス幅の制限値は、フィードバック電圧Vfbによらず一定値である。これに対して、本実施例におけるマスク信号生成部305bは、入力されたフィードバック電圧Vfbに応じて二つの制限値に切り換える。具体的には、Vfbと基準電圧311を比較する。そしてVfbが他の基準電圧より小さい、すなわちVfb<基準電圧311のときは、パルス幅の制限値をPlmt1(第一の制限値)とする。また、Vfbが他の基準電圧以上、すなわちVfb≧基準電圧311のときは、パルス幅の制限値をPlmt2(第二の制限値)とする。パルス幅の制限値であるPlim1とPlim2は以下の式(10)の関係になる。
Plim1>Plim2 ・・・(10)
Next, the operation of the mask signal generation unit 305b in the present embodiment will be described. In the switching power supply of FIG. 12, the limit value of the pulse width in the mask signal generation unit 305b is a constant value regardless of the feedback voltage Vfb. On the other hand, the mask signal generation unit 305b in this embodiment switches to two limit values according to the input feedback voltage Vfb. Specifically, Vfb and reference voltage 311 are compared. When Vfb is smaller than the other reference voltage, that is, when Vfb <reference voltage 311, the limit value of the pulse width is set to Plmt1 (first limit value). When Vfb is equal to or higher than another reference voltage, that is, when Vfb ≧ reference voltage 311, the limit value of the pulse width is set to Plmt2 (second limit value). Plim1 and Plim2, which are the limit values of the pulse width, have the relationship of the following formula (10).
Plim1> Plim2 (10)

以下に本実施例の特徴的な動作について図8を用いて説明する。図8におけるt600からt610までは、パルス幅を制限した状態でバースト動作している。そして、t611の時点で負荷電流が増加すると、二次側における必要な消費電力に対し、十分な電力供給ができないためVfbが上昇する(期間t612)。t613の時点でフィードバック電圧Vfbが基準電圧311以上となると、マスク信号生成部305bは、パルス幅の制限値をPlim1からPlim2へ変更する。よって、スイッチング電源は期間612より期間614のほうが電力を供給できる状態になり、期間614での出力電圧の低下を小さくすることが可能となる。   The characteristic operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. From t600 to t610 in FIG. 8, the burst operation is performed with the pulse width limited. When the load current increases at time t611, Vfb rises because sufficient power cannot be supplied with respect to the required power consumption on the secondary side (period t612). When the feedback voltage Vfb becomes equal to or higher than the reference voltage 311 at time t613, the mask signal generation unit 305b changes the limit value of the pulse width from Plim1 to Plim2. Therefore, the switching power supply can supply power more in the period 614 than in the period 612, and the decrease in output voltage in the period 614 can be reduced.

そして、Vfbがさらに上昇し、基準電圧306を上回ると、パルス幅制限判定部305aはLレベルを出力し、パルス幅制限を解除する(t615)。これにより、電源IC103は従来技術と同様にVisがVfbよりもわずかに大きくなった時点でFET105をオンするように動作し(t615以降)、期間614よりもさらに大きな電力を供給できるようになる。なお、フィードバック電圧Vfbが基準電圧311に達した後に、基準電圧306に達する前に負荷電流が減少し、再び基準電圧311を下回った場合、マスク信号生成部305bは、パルス幅の制限値をPlim2からPlim1へ変更する。   When Vfb further rises and exceeds the reference voltage 306, the pulse width restriction determination unit 305a outputs the L level and releases the pulse width restriction (t615). As a result, the power supply IC 103 operates to turn on the FET 105 when Vis becomes slightly larger than Vfb (t615 and thereafter), as in the conventional technique, and can supply more power than the period 614. When the load current decreases after the feedback voltage Vfb reaches the reference voltage 311 and before it reaches the reference voltage 306 and falls below the reference voltage 311 again, the mask signal generation unit 305b sets the limit value of the pulse width to Plim2 To Plim1.

以上説明したように、Vfbに応じてパルス幅の制限値を変化させることで、負荷が急激に増加した場合であっても、出力電圧の低下を低減することが可能となる。   As described above, by changing the limit value of the pulse width according to Vfb, it is possible to reduce the decrease in the output voltage even when the load increases rapidly.

(電源装置の適用例について)
実施例1、2、3で説明したスイッチング電源は、例えば画像形成装置の低圧電源、即ちコントローラ(制御部)やモータ等の駆動部へ電力を供給する電源として適用可能である。以下に、実施例1、2、3のスイッチング電源が適用される画像形成装置の構成を説明する。
(Application example of power supply)
The switching power supply described in the first, second, and third embodiments can be applied as, for example, a low-voltage power supply for an image forming apparatus, that is, a power supply that supplies power to a drive unit such as a controller (control unit) or a motor. The configuration of the image forming apparatus to which the switching power supply according to the first, second, and third embodiments is applied will be described below.

[画像形成装置の構成]
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図14に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ500は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム511、感光ドラム511を一様に帯電する帯電部517(帯電手段)、感光ドラム511に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部512(現像手段)を備えている。そして、感光ドラム511に現像されたトナー像をカセット516から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写部518(転写手段)によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器514で定着してトレイ515に排出する。この感光ドラム511、帯電部517、現像部512、転写部518が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ500は、実施例1、2で説明した電源装置550を備えている。なお、実施例1、2の電源装置550を適用可能な画像形成装置は、図4に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム511上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
A laser beam printer will be described as an example of the image forming apparatus. FIG. 14 shows a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an electrophotographic printer. The laser beam printer 500 includes a photosensitive drum 511 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit 517 (charging unit) that uniformly charges the photosensitive drum 511, and an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 511. A developing unit 512 (developing unit) that develops an image with toner is provided. The toner image developed on the photosensitive drum 511 is transferred to a sheet (not shown) as a recording material supplied from the cassette 516 by a transfer unit 518 (transfer unit), and the toner image transferred to the sheet is transferred to the fixing unit 514. Then, the toner is fixed and discharged onto the tray 515. The photosensitive drum 511, the charging unit 517, the developing unit 512, and the transfer unit 518 are image forming units. The laser beam printer 500 includes the power supply device 550 described in the first and second embodiments. Note that the image forming apparatus to which the power supply device 550 of the first and second embodiments can be applied is not limited to that illustrated in FIG. 4, and may be an image forming apparatus including a plurality of image forming units, for example. Further, the image forming apparatus may include a primary transfer unit that transfers a toner image on the photosensitive drum 511 to an intermediate transfer belt and a secondary transfer unit that transfers the toner image on the intermediate transfer belt to a sheet.

レーザビームプリンタ500は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ520を備えており、実施例1、2に記載の電源装置550は、例えばコントローラ520に電力を供給する。また、実施例1、2に記載の電源装置550は、感光ドラム511を回転するため、又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に電力を供給する。   The laser beam printer 500 includes a controller 520 that controls an image forming operation by the image forming unit and a sheet conveying operation. The power supply device 550 described in the first and second embodiments supplies power to the controller 520, for example. . Further, the power supply device 550 described in the first and second embodiments supplies power to a driving unit such as a motor for rotating the photosensitive drum 511 or driving various rollers for conveying the sheet.

10 商用電源Vac
11 ブリッジダイオード
101 一次平滑コンデンサ
102 起動抵抗
103 電源IC
104 絶縁トランス
105 スイッチングFET
106、107、108、112、114、123、124、125、128、308 抵抗素子
109 フォトカプラ
113、122、126 コンデンサ
111、121 ダイオード
127 シャントレギュレータ
10 Commercial power supply Vac
11 Bridge diode 101 Primary smoothing capacitor 102 Starting resistor 103 Power supply IC
104 Isolation transformer 105 Switching FET
106, 107, 108, 112, 114, 123, 124, 125, 128, 308 Resistive element 109 Photocoupler 113, 122, 126 Capacitor 111, 121 Diode 127 Shunt regulator

Claims (10)

一次側と二次側が絶縁され、前記一次側に一次巻線を有するトランスと、
前記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、
前記トランスの一次側に流れる電流に応じた信号を検出する検出手段と、
前記二次側の二次巻線から出力される電圧に応じた信号を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、
前記フィードバック手段の信号の変化量を検出する変化量検出手段と、
前記フィードバック手段からの信号と基準値を比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子のオン時間を制限する時間決定部と、を有し、
前記時間決定部は前記変化量検出手段によって検出した変化量が所定値以上の場合、前記スイッチング素子のオン時間の制限を解除することを特徴とするスイッチング電源。
A transformer having a primary winding on the primary side, the primary side and the secondary side being insulated;
A switching element connected to the primary winding;
Detecting means for detecting a signal corresponding to a current flowing through the primary side of the transformer;
Feedback means for feeding back a signal corresponding to a voltage output from the secondary winding on the secondary side to the primary side;
A change amount detecting means for detecting a change amount of the signal of the feedback means;
A time determination unit that compares a signal from the feedback means with a reference value and limits the on-time of the switching element according to the comparison result;
The switching power supply, wherein the time determining unit releases the restriction on the on-time of the switching element when the amount of change detected by the amount-of-change detecting means is a predetermined value or more.
前記時間決定部は、前記検出手段によって検出される信号と、前記フィードバック手段からの信号の比較結果に基づいて前記スイッチング素子のオン時間を決定し、
前記フィードバック手段からの信号が第一の基準電圧と前記第一の基準電圧よりも大きい第二の基準電圧の間にある場合は前記スイッチング素子のオン時間を制限し、
前記フィードバック手段からの信号が、前記第二の基準電圧を上回ると、前記スイッチング素子のオン時間の制限を解除することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。
The time determination unit determines an ON time of the switching element based on a comparison result between the signal detected by the detection unit and the signal from the feedback unit,
If the signal from the feedback means is between a first reference voltage and a second reference voltage greater than the first reference voltage, the on-time of the switching element is limited,
2. The switching power supply according to claim 1, wherein when the signal from the feedback means exceeds the second reference voltage, the restriction on the ON time of the switching element is released.
前記変化量検出手段は、微分回路であることを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源。   The switching power supply according to claim 1, wherein the change amount detection means is a differentiation circuit. 前記変化量検出手段は、前記微分回路からの出力電圧と第三の基準電圧の比較結果に基づき前記フィードバック手段からの信号が所定の変化量か否かを判断することを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源。   4. The change amount detecting means determines whether or not a signal from the feedback means is a predetermined change amount based on a comparison result between an output voltage from the differentiation circuit and a third reference voltage. Switching power supply described in 前記第三の基準電圧の値は外部から設定されることを特徴とする請求項4に記載のスイッチング電源。   5. The switching power supply according to claim 4, wherein the value of the third reference voltage is set from the outside. 前記第三の基準電圧の値を切り換える手段を有することを特徴とする請求項4または5に記載のスイッチング電源。   6. The switching power supply according to claim 4, further comprising means for switching the value of the third reference voltage. 前記時間決定部は、前記フィードバック手段からの信号と前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧の間の他の基準電圧を比較し、前記フィードバック手段からの信号が前記他の基準電圧より小さい場合は、前記スイッチング素子のオン時間を第一の制限値にし、前記フィードバック手段からの信号が前記他の基準電圧以上の場合は、前記スイッチング素子のオン時間を前記第一の制限値より小さい第二の制限値にすることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のスイッチング電源。   The time determination unit compares a signal from the feedback unit with another reference voltage between the first reference voltage and the second reference voltage, and the signal from the feedback unit is compared with the other reference voltage. When the switching element is small, the on-time of the switching element is set to a first limit value. When the signal from the feedback means is equal to or higher than the other reference voltage, the on-time of the switching element is smaller than the first limit value. The switching power supply according to any one of claims 2 to 6, wherein the second limit value is set. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
画像形成手段と、
前記画像形成装置に電力を供給するスイッチング電源とを有し、
前記スイッチング電源は、
一次側と二次側が絶縁され、前記一次側に一次巻線を有するトランスと、
前記一次巻線に接続されたスイッチング素子と、
前記トランスの一次側に流れる電流に応じた信号を検出する検出手段と、
前記二次側の二次巻線から出力される電圧に応じた信号を前記一次側にフィードバックするフィードバック手段と、
前記フィードバック手段の信号の変化量を検出する変化量検出手段と、
前記フィードバック手段からの信号と基準値を比較し、比較結果に従って前記スイッチング素子のオン時間を制限する時間決定部と、を有し、
前記時間決定部は前記変化量検出手段によって検出した変化量が所定値以上の場合、前記スイッチング素子のオン時間の制限を解除する
ことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for forming an image on a recording material,
Image forming means;
A switching power supply for supplying power to the image forming apparatus,
The switching power supply is
A transformer having a primary winding on the primary side, the primary side and the secondary side being insulated;
A switching element connected to the primary winding;
Detecting means for detecting a signal corresponding to a current flowing through the primary side of the transformer;
Feedback means for feeding back a signal corresponding to a voltage output from the secondary winding on the secondary side to the primary side;
A change amount detecting means for detecting a change amount of the signal of the feedback means;
A time determination unit that compares a signal from the feedback means with a reference value and limits the on-time of the switching element according to the comparison result;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the time determining unit releases the restriction on the on-time of the switching element when the amount of change detected by the change amount detecting unit is equal to or greater than a predetermined value.
前記画像形成手段の動作を制御するコントローラを有し、
前記スイッチング電源は前記コントローラに電力を供給することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
A controller for controlling the operation of the image forming means;
The image forming apparatus according to claim 8, wherein the switching power supply supplies power to the controller.
前記画像形成手段を駆動する駆動手段を有し、
前記スイッチング電源は前記駆動手段に電力を供給することを特徴とする請求項8または9に記載の画像形成装置。
Drive means for driving the image forming means;
The image forming apparatus according to claim 8, wherein the switching power supply supplies power to the driving unit.
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