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JP2705097B2 - AC power supply - Google Patents

AC power supply

Info

Publication number
JP2705097B2
JP2705097B2 JP63106391A JP10639188A JP2705097B2 JP 2705097 B2 JP2705097 B2 JP 2705097B2 JP 63106391 A JP63106391 A JP 63106391A JP 10639188 A JP10639188 A JP 10639188A JP 2705097 B2 JP2705097 B2 JP 2705097B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
winding
transformer
pair
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63106391A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01278267A (en
Inventor
利明 鶴岡
達夫 前岡
政富美 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP63106391A priority Critical patent/JP2705097B2/en
Priority to US07/342,881 priority patent/US4947312A/en
Priority to EP92201378A priority patent/EP0501594B1/en
Priority to EP89304222A priority patent/EP0340006B1/en
Priority to DE68924090T priority patent/DE68924090T2/en
Priority to DE68927550T priority patent/DE68927550T2/en
Publication of JPH01278267A publication Critical patent/JPH01278267A/en
Priority to US07/520,771 priority patent/US4988958A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2705097B2 publication Critical patent/JP2705097B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子複写機,レーザービームプリンタなどの
電子写真の画像形成プロセスの一つである除電,分離プ
ロセスに必要な交流コロナ発生器や、電動機,無停電電
源装置等の出力周波数が50Hz/60Hzの商用周波数から数K
Hzの低周波の交流電源を必要とする交流電源装置に関す
るものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC corona generator required for a static elimination and separation process, which is one of electrophotographic image forming processes, such as an electronic copying machine and a laser beam printer, and an electric motor. Output frequency of uninterruptible power supply etc. is several K from commercial frequency of 50Hz / 60Hz
The present invention relates to an AC power supply that requires a low-frequency AC power supply of Hz.

従来の技術 交流電源を供給する手段として従来の技術としては、
例えば、特公昭62−16078号公報に示されているように
電圧共振型のDC−ACインバータがある。第14図に上記電
圧共振型のDC−ACインバータの回路図、第15図に各部動
作波形を示し、以下図面を参照し説明する。第14図にお
いて電源端子12,13間には直流電源14を接続し、一方の
電源端子12をリセット巻線を有するインダクタンス5の
1次巻線を介してトランス1の1次巻線の中間タップに
接続する。そしてトランス1の1次巻線の両端間に共振
コンデンサ11を接続するとともに一対のスイッチング用
のトランジスタ2,3のコレクタ−エミッタを介して他方
の電源端子13へ共通に接続し、トランジスタ2,3のベー
スへパルス幅制御発振器4から一定周波数・可変パルス
幅のパルス信号を与えて交互にオン動作させ、インダク
タンス5の2次巻線の一端をダイオード6を順方向に直
列に介して一方の電源端子12に接続し、他端を他方の電
源端子13に接続する。なおトランス1は適当なギャップ
を設けてインダクタンスを調整し、共振コンデンサ11と
の組み合せによる共振周波数をパルス幅制御発振器4の
発振周波数に一致させるようにしている。上記のような
構成でパルス幅制御発振器4の出力パルスによってトラ
ンジスタ2,3を交互にオン動作させることによりトラン
ス1の2次巻線に正弦波の交流電圧を得ることができ
る。
Conventional technology As a means for supplying AC power, the conventional technology includes:
For example, there is a voltage resonance type DC-AC inverter as disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-16078. FIG. 14 shows a circuit diagram of the above-described voltage resonance type DC-AC inverter, and FIG. 15 shows operation waveforms of the respective parts. In FIG. 14, a DC power supply 14 is connected between the power supply terminals 12 and 13, and one power supply terminal 12 is connected to an intermediate tap of the primary winding of the transformer 1 via a primary winding of an inductance 5 having a reset winding. Connect to A resonance capacitor 11 is connected between both ends of the primary winding of the transformer 1 and commonly connected to the other power supply terminal 13 via the collector-emitters of a pair of switching transistors 2 and 3. A pulse signal having a constant frequency and a variable pulse width is supplied from the pulse width control oscillator 4 to the base of the power supply, and alternately turned on. One end of the secondary winding of the inductance 5 is connected in series with the diode 6 in the forward direction to one power supply. The other end is connected to the other power supply terminal 13. The transformer 1 is provided with an appropriate gap to adjust the inductance so that the resonance frequency in combination with the resonance capacitor 11 matches the oscillation frequency of the pulse width control oscillator 4. With the above configuration, the transistors 2 and 3 are alternately turned on by the output pulse of the pulse width control oscillator 4, so that a sine wave AC voltage can be obtained in the secondary winding of the transformer 1.

なお、パルス幅制御発振器4は第16図に示すように発
振回路43,パルス幅変調回路42,振り分け回路41で構成さ
れており、前記パルス幅変調回路42は制御信号44にてそ
の出力パルス幅を制御する。この制御された出力パルス
たとえば第15図a,cに示すような矩形パルスを、それぞ
れトランジスタ2,3のベースへ与えると、前記トランジ
スタ2,3のコレクタ電圧はそれぞれ第15図b,dに示すよう
に変化する。すなわち両トランジスタ2,3がオフとなる
期間はインダクタンス5の1次巻線の電流が遮断される
ので、この巻線の両端およびトランジスタ2,3のコレク
タには過大な電圧が誘起されようとするがインダクタン
ス5は2次巻線を有しその巻線の両端にVidが誘起さ
れ、この電圧Vidが直流電源14の電圧Vdcを越えるとダイ
オード6を介してそのエネルギーは直流電源14へ回生さ
れ、トランジスタ2,3のコレクタ電圧のピーク値は一定
値に制限されることになる。そしてパルス幅制御発振器
4の出力のパルス幅を可変することによってトランス1
の2次巻線に得られる正弦波の出力電圧Vacを任意に可
変することができる構成であった。
The pulse width control oscillator 4 comprises an oscillation circuit 43, a pulse width modulation circuit 42, and a distribution circuit 41, as shown in FIG. Control. When this controlled output pulse, for example, a rectangular pulse as shown in FIGS. 15a and 15c is applied to the bases of the transistors 2 and 3, the collector voltages of the transistors 2 and 3 are respectively shown in FIGS. 15b and 15d. To change. That is, while the transistors 2 and 3 are off, the current of the primary winding of the inductance 5 is cut off, and an excessive voltage is likely to be induced at both ends of the winding and at the collectors of the transistors 2 and 3. However, the inductance 5 has a secondary winding, and Vid is induced at both ends of the winding. When the voltage Vid exceeds the voltage Vdc of the DC power supply 14, the energy is regenerated to the DC power supply 14 through the diode 6, The peak value of the collector voltage of the transistors 2 and 3 is limited to a constant value. By changing the pulse width of the output of the pulse width control oscillator 4, the transformer 1
The output voltage Vac of the sine wave obtained in the secondary winding can be arbitrarily varied.

発明が解決しようとする課題 ところがこのような従来の構成では、コンデンサ11と
トランス1のインダクタンスによる共振が必要で、共振
電流とインダクタンス素子の直流抵抗分による損失と、
ある程度のQを確保して共振させるのに必要な容量の大
きなコンデンサ11の誘電体損失は大きなものとなり、こ
の損失分は電源効率を悪化させる要因となっていた。ま
た一定の出力波形を安定に保つためには、共振周波数の
安定化とQの向上を計り、発振周波数と共振周波数の同
調をとるためトランス1のコアギャップの調整およびコ
ンデンサ11の調整が必要で生産性に欠けておるとともに
ギャップを有するためトランス1の効率が悪く電源効率
はさらに悪化する傾向にあった。また、同調をとる必要
があるため、出力周波数は容易に可変することができ
ず、温度および経時変化によりコアのμおよび等価ギャ
ップが変化し、同調が取れなくなるため出力波形及び出
力振幅の変動をもたらす欠点があった。さらに入力およ
び負荷の変動に対応するための時比率の変化した場合、
第17図a,bに示すように出力パルスの時比率が小さいと
き、波高率が高くなり、第17図c,dに示すように出力パ
ルスの時比率が大きいとき、波高率が低くなる、つまり
入力変動,負荷変動により出力波高率が大きく変動する
欠点があった。
However, in such a conventional configuration, resonance due to the inductance of the capacitor 11 and the transformer 1 is required, and a loss due to a resonance current and a DC resistance component of the inductance element occurs.
The dielectric loss of the capacitor 11 having a large capacitance required to secure a certain Q and resonate becomes large, and this loss is a factor that deteriorates the power supply efficiency. In order to stabilize a constant output waveform, it is necessary to stabilize the resonance frequency and improve the Q, adjust the core gap of the transformer 1 and adjust the capacitor 11 to tune the oscillation frequency and the resonance frequency. Because of the lack of productivity and the presence of a gap, the efficiency of the transformer 1 is poor, and the power supply efficiency tends to be further deteriorated. In addition, since it is necessary to tune, the output frequency cannot be easily changed, and the μ and equivalent gap of the core change due to changes in temperature and aging. There were drawbacks to bring. In addition, if the duty ratio changes to respond to changes in input and load,
When the duty ratio of the output pulse is small as shown in FIGS. 17a and 17b, the crest factor is high, and when the duty ratio of the output pulse is large as shown in FIGS. 17c and 17d, the crest factor is low. That is, there is a disadvantage that the output crest factor fluctuates greatly due to input fluctuation and load fluctuation.

また、電子写真用の交流電源として使用する場合、そ
の出力波形は一般に正弦波のものと矩形波のものと2種
類のものがあるが、従来の方式では共振を利用するため
正弦波のものしか対応できない欠点がある。さらにトラ
ンジスタのスイッチング周波数は出力の周波数と同じ低
周波となるため、高周波化できず、インダクタンスが非
常に大型のものが必要で、小型,安価に提供できない欠
点があった。
When used as an AC power supply for electrophotography, there are generally two types of output waveforms: a sine wave type and a rectangular wave type. However, in the conventional method, only a sine wave type is used because resonance is used. There are drawbacks that cannot be addressed. Further, since the switching frequency of the transistor is as low as the output frequency, it cannot be increased in frequency, requires a very large inductance, and cannot be provided in a small size and at low cost.

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明は、トランスの1次
巻線にスイッチング素子を接続し、それぞれのスイッチ
ング素子に時比率を時間に関して台形波的に変調させた
高周波パルスを印加し、トランスの1次巻線の中間タッ
プと直流入力端子との間に挿入した回生ダイオード,リ
セット巻線を有するインダクタンス素子と、トランスの
2次巻線にもたせた容量によるLCフィルタを設けた構成
としたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention relates to a high frequency pulse in which a switching element is connected to a primary winding of a transformer, and a duty ratio of each switching element is modulated in a trapezoidal wave with respect to time. And an inductance element having a regenerative diode and a reset winding inserted between the intermediate tap of the primary winding of the transformer and the DC input terminal, and an LC filter with a capacitance provided on the secondary winding of the transformer. The configuration is as follows.

作用 前記構成により、変調台形波の立上り,立下りのスロ
ープを加減することにより、矩形波,台形波,疑似正弦
波,三角波の任意の波形,任意の立上り,立下りスロー
プの出力波形を簡単な回路構成で、かつ効率が高く、小
型,安価に提供できる。
Operation With the above configuration, the rising and falling slopes of the modulated trapezoidal wave can be adjusted to easily output an arbitrary waveform of a rectangular wave, a trapezoidal wave, a pseudo sine wave, and a triangular wave, and an output waveform of an arbitrary rising and falling slope. It can be provided with a circuit configuration, high efficiency, small size and low cost.

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における交流電源装置の回
路構成を示すものである。
FIG. 1 shows a circuit configuration of an AC power supply device according to an embodiment of the present invention.

第1図において電源端子12,13間には直流電源14を接
続し、一方の電源端子12をリセット巻線を有するインダ
クタンス5の1次巻線を介してトランス1の1次巻線の
中間タップに接続する。そしてトランス1の1次巻線に
一対のスイッチング素子であるトランジスタ2,3のコレ
クタ−エミッタを介して他方の電源端子13へ接続し、ト
ランジスタ2,3のベースへ、パルス幅制御発振器4から
時比率を時間に関して台形波的に変調させた高周波パル
スを与えて交互にオン動作させ、インダクタンス5の2
次巻線の一端をダイオード6を順方向に直列に介して一
方の電源端子12に接続し、他端を他方の電源端子13に接
続する。そして、トランス1の2次巻線の両端には等価
的にコンデンサ15が付加されている。尚スイッチング素
子はトランジスタの他FET等使用しても良いことは言う
までもない。
In FIG. 1, a DC power supply 14 is connected between the power supply terminals 12 and 13, and one power supply terminal 12 is connected to an intermediate tap of the primary winding of the transformer 1 through a primary winding of an inductance 5 having a reset winding. Connect to Then, the primary winding of the transformer 1 is connected to the other power supply terminal 13 through the collector-emitter of the pair of switching elements, the transistors 2 and 3, and the pulse width control oscillator 4 is connected to the base of the transistors 2 and 3 A high-frequency pulse whose ratio is trapezoidally modulated with respect to time is applied to turn on alternately, and the inductance 5
One end of the next winding is connected to one power supply terminal 12 via the diode 6 in series in the forward direction, and the other end is connected to the other power supply terminal 13. A capacitor 15 is equivalently added to both ends of the secondary winding of the transformer 1. It goes without saying that the switching element may be an FET or the like other than a transistor.

なお、パルス幅制御発振器4は第3図に示すように台
形波発振回路43,高周波発振回路45,パルス幅変調回路4
2,振り分け回路41で構成されており、第4図aに示すよ
うに、台形波発振回路43の台形波出力と高周波発振回路
45の高周波出力を、コンパレータで構成されたパルス幅
変調回路42により、第4図bに示すような、台形波によ
って時比率が変調された高周波パルスを得、これを振り
分け回路41で出力周期の半周期毎に振り分けることで第
2図a,bに示す高周波パルスを得る。
The pulse width control oscillator 4 includes a trapezoidal wave oscillation circuit 43, a high frequency oscillation circuit 45, a pulse width modulation circuit 4 as shown in FIG.
2, a distribution circuit 41, and as shown in FIG. 4a, a trapezoidal wave output of a trapezoidal wave oscillation circuit 43 and a high-frequency oscillation circuit.
The high-frequency output of 45 is obtained by a pulse width modulation circuit 42 composed of a comparator to obtain a high-frequency pulse whose time ratio is modulated by a trapezoidal wave as shown in FIG. High-frequency pulses shown in FIGS. 2a and 2b are obtained by sorting every half cycle.

前記高周波パルスを、それぞれトランジスタ2,3のベ
ースへ与えトランジスタ2,3を交互にオン動作させ、イ
ンダクタンス5とトランス1の2次巻線の等価コンデン
サ15によるLCフィルタにより高周波成分を除去すること
で、トランス1の2次巻線に第7図c〜fの台形波の出
力電圧Vacを得ることができる。なお出力電圧Vacは高周
波パルスの台形波発振回路43の出力振幅を制御信号44に
より可変することによって任意に可変及びフィードバッ
ク制御することができる。
The high frequency pulse is applied to the bases of the transistors 2 and 3, respectively, so that the transistors 2 and 3 are alternately turned on, and the high frequency component is removed by an LC filter including the inductance 5 and the equivalent capacitor 15 of the secondary winding of the transformer 1. 7c to 7f, the trapezoidal output voltage Vac can be obtained in the secondary winding of the transformer 1. The output voltage Vac can be arbitrarily varied and feedback controlled by varying the output amplitude of the trapezoidal wave oscillation circuit 43 of the high frequency pulse by the control signal 44.

第5図は第3図の台形波発振回路43を示し、前記振幅
を可変可能でかつ台形波の立上り・立下りスロープを任
意に可変可能なものを提供するものである。
FIG. 5 shows the trapezoidal wave oscillating circuit 43 of FIG. 3, which can vary the amplitude and arbitrarily vary the rising / falling slope of the trapezoidal wave.

第5図の台形波発振回路の動作を、第6,7図に各部動
作波形を示し説明する。
The operation of the trapezoidal wave oscillation circuit shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS.

充放電コンデンサ53に充電を行わせる充電用ON/OFF可
能電流源51(以下、充電用電流源とする)を直列に接続
し、前記充放電コンデンサ53の両端に放電を行わせる放
電用ON/OFF可能電流源52(以下、放電用電流源とする)
を並列に接続したものとすれば、第6図に示すように、
充放電コンデンサ53の両端電圧は、t1で充電用電流源51
がON,放電用電流源52がOFFならば、定電流で充電され、
右上りで直線的に上昇する。つぎにt2で充電用電流源51
をOFFにし、放電用電流源52をOFFのままならば、充電も
放電も行われないため、電圧は維持したまま平行移動す
る。そしてt3で充電用電流源51をOFFのまま放電用電流
源52をONにすれば、定電流で放電されるため、右下りで
直線的に下降する。この時、充電用電流源51と放電用電
流源52の電流値を同じとしておけば、t1−t2とt3−t4の
勾配は同一となることから、上記動作を繰り返せば充放
電コンデンサ53の両端に台形波出力が得られる。t2−t3
とt1−t2あるいはt3−t4の比を変えることにより第7図
aのa−1〜a−4に示すように台形波出力の立上り・
立下りスロープを任意に可変可能、すなわち矩形波,台
形波,疑似正弦波,三角波とすることができるため、出
力電圧として第7図c,d,e,fに示すものが得られる。ま
た、前記充放電用電流源51,52の電流値を連動で変化さ
せれば第7図bのb−1〜b−3に示すように台形波出
力は相似形で振幅可変を行うことができ、出力電圧とし
ても第7図cのc−1〜c−3に示すように出力波形が
相似形で振幅が変化する。つまり出力振幅の大小によっ
て波形の変化がないものが得られる。
A charge ON / OFF current source 51 (hereinafter referred to as a charge current source) for charging the charge / discharge capacitor 53 is connected in series, and a discharge ON / OFF switch for discharging at both ends of the charge / discharge capacitor 53 is provided. OFF-capable current source 52 (hereinafter referred to as discharge current source)
Are connected in parallel, as shown in FIG.
The voltage across the charging / discharging capacitor 53 becomes the charging current source 51 at t1.
Is ON and the discharging current source 52 is OFF, it is charged with a constant current,
It rises linearly on the right. Next, at t2, the charging current source 51
Is turned off, and if the discharging current source 52 is kept off, neither charging nor discharging is performed, so that the parallel movement is performed while the voltage is maintained. Then, if the discharging current source 52 is turned on while the charging current source 51 is turned off at t3, the discharging is performed at a constant current, so that the voltage drops linearly downward to the right. At this time, if the current values of the charging current source 51 and the discharging current source 52 are the same, the gradient of t1-t2 and t3-t4 becomes the same. , A trapezoidal wave output is obtained. t2-t3
By changing the ratio between t1 and t2 or t3 and t4, the rising and falling of the trapezoidal wave output as shown in a-1 to a-4 of FIG.
Since the falling slope can be arbitrarily changed, that is, a rectangular wave, a trapezoidal wave, a pseudo sine wave, and a triangular wave, the output voltages shown in FIGS. 7c, d, e, and f can be obtained. If the current values of the charge / discharge current sources 51 and 52 are changed in an interlocking manner, the trapezoidal wave output can be varied in amplitude in a similar manner as shown in b-1 to b-3 in FIG. 7b. As a result, the output voltage has a similar waveform and the amplitude changes as shown in c-1 to c-3 in FIG. 7c. That is, a waveform having no change in waveform depending on the magnitude of the output amplitude is obtained.

第8図は前述した実施例のLCフィルタ用コンデンサと
して、トランス1の巻線の浮遊容量が小さい場合、コン
デンサ15を接続することによりフィルタとしての機能を
良化したものである。なお第8図に示した実施例におい
てフィルタ用コンデンサ15は2次巻線に接続してある
が、1次巻線に接続しても同様の効果が得られる。
FIG. 8 shows that the function as a filter is improved by connecting a capacitor 15 when the stray capacitance of the winding of the transformer 1 is small as the capacitor for the LC filter of the above-described embodiment. Although the filter capacitor 15 is connected to the secondary winding in the embodiment shown in FIG. 8, the same effect can be obtained by connecting it to the primary winding.

第9図は同じく前述した実施例のLCフィルタコンデン
サとして、トランス1の巻線の浮遊容量を利用すべく第
10図に示すように、巻線間の対向面積を増加させ、浮遊
容量を持たせた箔巻きトランスを使用したものである。
FIG. 9 shows the LC filter capacitor of the above-described embodiment, which utilizes the stray capacitance of the winding of the transformer 1.
As shown in FIG. 10, a foil-wound transformer having an increased opposing area between the windings and a stray capacitance is used.

第11図は前述した実施例のトランス1に電子写真用等
に使用される高圧発生用トランスを使用した場合、その
トランス1の2次巻線の浮遊容量をLCフィルタ用コンデ
ンサとして利用したものである。一般に高圧発生用トラ
ンスは1次巻線に印加された電圧を昇圧して2次巻線に
高圧として出力するため、1次巻線と2次巻線の巻数比
は大きく設定してありその関係は1次巻線数<<2次巻
線数となっている。この巻数の多い2次巻線の浮遊容量
をLCフィルタ用コンデンサとして利用したものである。
なお、第9図,第11図に示した実施例において得られる
浮遊容量はさほど大きくないが、本発明はスイッチング
周波数が高周波のため小さい浮遊容量でも十分にフィル
タとしての効果を得ることができる。ここに電子写真用
の交流電源装置として利用する場合について第12図にそ
の負荷である交流コロナ発生器の電圧・電流特性を示
し、第13図a,b,cに前記交流コロナ発生器に、各出力波
形を印加した場合の電圧波形と電流波形を示し、以下図
面を参照しながら説明する。一般に交流コロナ発生器は
電子写真のプロセスのうちの除電および分離部分に使用
されており、感光体の除電及び感光体とコピー紙の分離
性能を良くするためには除電効率を上げる必要はある。
そのためには実効コロナ放電々流を上げる必要がある。
第12図においてa点,b点はそれぞれプラス側とマイナス
側のコロナ開始電圧で、0点よりそれまでの間では、電
圧を増加しても電流は流れず、a点,b点を超えると電流
が流れ始める特性をもっている。但しコロナ発生器の浮
遊容量を通って流れる電流はa点,b点を超えなくとも流
れてしまう。出力電圧が第13図aの如く正弦波の場合、
その波形の半周期がコロナ開始電圧以上にある時間の比
が小さい(導通角が小さい)ため、実効コロナ放電電流
が大きく取れず除電効率が上がらない。又、実効コロナ
放電電流を大きくするために出力電圧を上げると絶縁関
係を強化したりトランスを大型化する必要がある。出力
電圧が第13図bのように矩形波の場合、実効コロナ放電
電流は大きく取れるが、その出力波形に高い周波数成分
を含むため交流コロナ発生器の浮遊容量に流れ込む電流
が大きなピーク値となる。このピーク電流は無効電流で
除電効率に寄与しないが、スイッチング素子の能力とし
ては大容量のものが必要で、効率悪く、安価に提供でき
ない。また、スパイク状に電流が流れるため、ノイズ発
生の原因となり、他の回路および機器に影響を及ぼす可
能性が大である。さらに波形の立上り・立下りの変化が
急峻なため、出力電圧にはオーバーシュートが発生す
る。このオーバーシュートのためピーク電圧が高くなり
やはり絶縁関係を強化する必要がある。
FIG. 11 shows the case where a high-voltage generating transformer used for electrophotography or the like is used as the transformer 1 of the above-described embodiment, and the stray capacitance of the secondary winding of the transformer 1 is used as a capacitor for an LC filter. is there. In general, a high-voltage generating transformer boosts the voltage applied to the primary winding and outputs it as a high voltage to the secondary winding, so that the turns ratio between the primary winding and the secondary winding is set to a large value. Is the number of primary windings << the number of secondary windings. The stray capacitance of the secondary winding having a large number of turns is used as a capacitor for an LC filter.
Although the stray capacitance obtained in the embodiment shown in FIGS. 9 and 11 is not so large, the present invention can sufficiently obtain the effect as a filter even with a small stray capacitance since the switching frequency is high. FIG. 12 shows the voltage and current characteristics of an AC corona generator as a load for use as an AC power supply device for electrophotography, and FIGS. 13a, 13b, and 13c show the AC corona generator. A voltage waveform and a current waveform when each output waveform is applied will be described below with reference to the drawings. Generally, an AC corona generator is used in a charge removing and separating portion of an electrophotographic process, and it is necessary to increase a charge removing efficiency in order to improve a charge removing property of a photosensitive member and a separating performance of a photosensitive member and copy paper.
For that purpose, it is necessary to increase the effective corona discharge flow.
In FIG. 12, points a and b are the corona starting voltages on the plus side and the minus side, respectively. From point 0 onward, no current flows even if the voltage is increased. It has the characteristic that current starts to flow. However, the current flowing through the stray capacitance of the corona generator flows even if it does not exceed the points a and b. When the output voltage is a sine wave as shown in FIG.
Since the ratio of the time during which the half cycle of the waveform is equal to or higher than the corona start voltage is small (the conduction angle is small), a large effective corona discharge current cannot be obtained and the charge removal efficiency does not increase. In addition, when the output voltage is increased to increase the effective corona discharge current, it is necessary to strengthen the insulation and to increase the size of the transformer. When the output voltage is a rectangular wave as shown in Fig. 13b, the effective corona discharge current can be large, but the current flowing into the stray capacitance of the AC corona generator has a large peak value because its output waveform contains a high frequency component. . Although this peak current is a reactive current and does not contribute to the static elimination efficiency, the capacity of the switching element is required to be large, which is inefficient and cannot be provided at low cost. In addition, since the current flows in a spike shape, it causes noise and has a great possibility of affecting other circuits and devices. Further, since the rise and fall of the waveform are sharp, overshoot occurs in the output voltage. Because of this overshoot, the peak voltage becomes high, and it is necessary to strengthen the insulating relationship.

そこで出力電圧を第13図cのように台形波とし、さら
にその台形波の立上りと立下りのスロープを任意可変す
ることにより出力ピーク電圧(絶縁関係)と実効電流と
ノイズ発生のそれぞれ最適ポイントに容易に設定するこ
とができ、コロナ発生器の絶縁の簡素化及び小型化,電
源の絶縁の簡素化及び小型化が図れ、除電効率を最大に
し、除電性能,分離性能を向上させることができる。
Therefore, the output voltage is set as a trapezoidal wave as shown in Fig. 13c, and the rising and falling slopes of the trapezoidal wave are arbitrarily varied to optimize the output peak voltage (insulation relation), effective current and noise generation respectively. It can be easily set, the simplification and downsizing of the corona generator and the simplification and downsizing of the power supply can be achieved, the charge elimination efficiency can be maximized, and the charge elimination performance and separation performance can be improved.

発明の効果 以上のように本発明によれば、 共振回路が不要となり、共振電流とインダクタンスの
直流抵抗分による損失が少なくなることと、共振コンデ
ンサが小容量のフィルタ用コンデンサとなるため誘電体
損失が極めて少なくなることにより高効率を得られる。
また、一定の出力波形を安定に得るためにトランスのコ
アギャップ調整および共振コンデンサの調整の同調を取
ることが不要で生産性に優れており、温度変化によるト
ランスのコアのμ,等価ギャップの変化による出力波
形,出力振幅の変動もない。またトランスのコアギャッ
プが不要であるため、さらに高効率が得られる。
Effect of the Invention As described above, according to the present invention, a resonance circuit becomes unnecessary, the loss due to the DC resistance component of the resonance current and the inductance is reduced, and the dielectric loss is reduced because the resonance capacitor becomes a small-capacity filter capacitor. Is very small, so that high efficiency can be obtained.
In addition, it is not necessary to tune the transformer core gap adjustment and the resonance capacitor adjustment in order to obtain a stable output waveform, which is excellent in productivity and changes in the μ and equivalent gap of the transformer core due to temperature changes. The output waveform and output amplitude do not fluctuate. Further, since no core gap is required for the transformer, higher efficiency can be obtained.

出力周波数は台形波出力の周期を調整することで容易
に可変することができる。
The output frequency can be easily changed by adjusting the period of the trapezoidal wave output.

出力振幅の大小により波形,波高率の変化がなく、安
定した出力波形を得られる。
There is no change in the waveform and crest factor depending on the magnitude of the output amplitude, and a stable output waveform can be obtained.

トランスの巻線に共振電流が流れないため、巻線の銅
線径の細線化が図れ、トランスの小型化ができるととも
に、スイッチング素子の容量も小さいものが使用でき、
高効率,安価となる。
Since resonance current does not flow through the transformer winding, the copper wire diameter of the winding can be reduced, and the transformer can be downsized, and a small switching element can be used.
High efficiency and low cost.

高周波でスイッチングするため、LCフィルタのL(イ
ンダクタンス素子)は小型のもので良く、Cは浮遊容量
を利用でき不要となるので安価となる。
Since switching is performed at a high frequency, the L (inductance element) of the LC filter may be small, and C is inexpensive because stray capacitance can be used and becomes unnecessary.

出力波形として、矩形波,台形波,疑似正弦波,三角
波等任意のものに設定でき、かつ立上り・立下りスロー
プも任意に設定可能な交流電源装置を提供することがで
きる。
It is possible to provide an AC power supply device that can set an arbitrary output waveform such as a rectangular wave, a trapezoidal wave, a pseudo sine wave, and a triangular wave, and that can also arbitrarily set the rising and falling slopes.

電子写真用の交流電源装置として利用した場合、台形
波の立上り・立下りスロープを、コロナ発生器、電源の
絶縁関係および除電効率の最適ポイントに設定でき、ス
イッチング素子のピーク電流も小さくできるため、小
型,高効率なものが得られるとともに除電効率を最大限
に大きくでき除電,分離性能を向上させかつコロナ発生
装置及び電源装置の小型化,ノイズの低減を図ることが
できる。
When used as an AC power supply for electrophotography, the rising and falling slopes of the trapezoidal wave can be set to the optimum points for the corona generator, the insulation of the power supply and the static elimination efficiency, and the peak current of the switching element can be reduced. A small size and high efficiency can be obtained, and the static elimination efficiency can be maximized, the static elimination and separation performance can be improved, and the size and noise of the corona generator and the power supply can be reduced.

簡単な回路構成で上記効果を得ることができる。The above effects can be obtained with a simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の交流電源装置の一実施例を示す回路
図、第2図a,bは第1図に示す回路の動作を説明する波
形図、第3図は第1図に示したパルス幅制御発振器のブ
ロック図、第4図は第3図に示すブロックの動作を説明
する波形図、第5図は第3図に示した台形波発振回路の
回路図、第6図は第5図に示す回路の動作を説明する波
形図、第7図a,bは第3図に示すブロックの動作の変化
を説明する波形図でc,d,e,fはその変化時の出力波形
図、第8図は本発明の応用例を示す回路図、第9図は本
発明の応用例を示す回路図、第10図は第9図に示したト
ランスの巻線の構造を示した斜視図、第11図は本発明の
応用例を示す回路図、第12図は電子写真用交流コロナ発
生器の特性図、第13図a〜cは第11図に示した応用例で
電子写真用交流コロナ発生器を負荷にした場合の出力電
流波形の変化を比較して示す図、第14図は従来の電圧共
振型のDC−ACインバータの一例を示す回路図、第15図は
第14図に示す回路の動作を説明する波形図、第16図は第
14図に示したパルス幅制御発振器のブロック図、第17図
a〜dは第14図に示す回路の動作を条件を変えて比較し
た波形図である。 1……トランス、2,3……トランジスタ、4……パルス
幅制御発振器、5……インダクタンス、6……ダイオー
ド、12,13……電源端子、14……直流電源、15……コン
デンサ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the AC power supply device of the present invention, FIGS. 2a and 2b are waveform diagrams illustrating the operation of the circuit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram of the pulse width control oscillator, FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the operation of the block shown in FIG. 3, FIG. 5 is a circuit diagram of the trapezoidal wave oscillation circuit shown in FIG. 3, and FIG. 7A and 7B are waveform diagrams for explaining a change in the operation of the block shown in FIG. 3, and c, d, e, and f are output waveform diagrams at the time of the change. FIG. 8 is a circuit diagram showing an application example of the present invention, FIG. 9 is a circuit diagram showing an application example of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view showing a structure of a winding of the transformer shown in FIG. 11, FIG. 11 is a circuit diagram showing an application example of the present invention, FIG. 12 is a characteristic diagram of an AC corona generator for electrophotography, and FIGS. 13a to 13c are AC circuits for electrophotography in the application example shown in FIG. Negative corona generator FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of a conventional voltage resonance type DC-AC inverter, and FIG. 15 is a circuit diagram showing an operation of the circuit shown in FIG. 14. The waveform diagram to be explained, FIG.
FIG. 17 is a block diagram of the pulse width control oscillator shown in FIG. 14, and FIGS. 17A to 17D are waveform diagrams comparing the operation of the circuit shown in FIG. 14 under different conditions. 1 ... Transformer, 2,3 ... Transistor, 4 ... Pulse width controlled oscillator, 5 ... Inductance, 6 ... Diode, 12,13 ... Power supply terminal, 14 ... DC power supply, 15 ... Capacitor.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トランスの1次巻線の両端に一対のスイッ
チング素子を直列に接続し、上記一対のスイッチング素
子の相互接続点と上記1次巻線の中間タップとの間に直
流電源と回生ダイオードが接続されたリセット巻線を有
するインダクタンス素子を直列に接続し、台形波によっ
て時比率が変調された高周波パルスを出力周期の半周期
毎に前記一対のスイッチング素子に交互に印加し前記ト
ランスの巻線にフィルタ用の容量を持たせてなる交流電
源装置。
A pair of switching elements are connected in series to both ends of a primary winding of a transformer, and a DC power supply and a regenerative device are provided between an interconnection point of the pair of switching elements and an intermediate tap of the primary winding. An inductance element having a reset winding to which a diode is connected is connected in series, and a high-frequency pulse whose time ratio is modulated by a trapezoidal wave is alternately applied to the pair of switching elements every half cycle of the output cycle, and An AC power supply device in which a winding has a filter capacity.
【請求項2】トランスの1次巻線の両端に一対のスイッ
チング素子を直列に接続し、上記一対のスイッチング素
子の相互接続点と上記1次巻線の中間タップとの間に直
流電源と回生ダイオードが接続されたリセット巻線を有
するインダクタンス素子とを直列に接続し、二つの任意
にオンオフ可能な定電流源でコンデンサに充放電を行う
ことにより得られる台形波によって時比率が変調された
高周波パルスを出力周期の半周期毎に前記一対のスイッ
チング素子に交互に印加し前記トランスの巻線にフィル
タ用の容量を持たせてなる交流電源装置。
A pair of switching elements are connected in series to both ends of a primary winding of a transformer, and a DC power supply and a regenerative device are connected between an interconnection point of the pair of switching elements and an intermediate tap of the primary winding. A high frequency whose duty ratio is modulated by a trapezoidal wave obtained by connecting in series an inductance element having a reset winding to which a diode is connected and charging and discharging a capacitor with two constant current sources that can be turned on and off arbitrarily. An alternating-current power supply device in which a pulse is alternately applied to the pair of switching elements every half cycle of an output cycle, and a winding of the transformer has a filter capacity.
【請求項3】トランスの巻線にフィルタ用のコンデンサ
を接続した請求の項1または2記載の交流電源装置。
3. The AC power supply device according to claim 1, wherein a filter capacitor is connected to a winding of the transformer.
【請求項4】トランスの巻線の浮遊容量でフィルタ用の
コンデンサを構成した請求項1または2記載の交流電源
装置。
4. The AC power supply according to claim 1, wherein a stray capacitance of the winding of the transformer forms a filter capacitor.
【請求項5】トランスとして高圧発生用巻線を有する請
求項1または2記載の交流電源装置。
5. The AC power supply according to claim 1, further comprising a high-voltage generating winding as a transformer.
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