专利名称：开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于向设备供给电力的开关电源。
背景技术：
图9A示出常规的开关电源的配置。在图9A中，从商用交流电源输入的交流电压(AC)经由开关SWl和SW2通过由D1、D2、D3 和D4配置的二极管桥被整流，并且通过初级电解电容器(primary electrolytic capacitor) Cl 被平滑化。如果 AC 电压是 AC 120Vrms,那么Cl的端子电压Vh为约DC 170V。Vh经由变压器(trans)Tl的初级绕组被供给到作为开关元件的场效应晶体管(FET) I。另一方面，Vh还被供给到脉宽调制(PWM)控制器CONTI。如果Vh大于或等于规定值(在本例子中为DC 50V)，那么CONT I向FET I的栅极端子供给脉冲信号OUT。基于该脉冲信号OUT，FET I开始切换。当FET I开始切换时，在变压器Tl的次级绕组线圈中感应脉冲电压。该脉冲电压通过次级整流二极管D5被整流，并且通过次级平滑电容器C2被平滑化。因此，C2的端子电压Vout是大致恒定的电压(在本例子中为DC 24V)。下面将描述该开关电源的操作。开关电源的输出电压Vout被供给到安装于设备中的各模块。设备中的各模块为例如用于控制设备的操作的由中央处理单元(CPU)和专用集成电路(ASIC)配置的控制单元CONT 2、和诸如马达或螺线管(solenoid)的作为能动(active)设备的致动器M。控制信号MTR从控制单元CONT 2供给到致动器M。控制单元CONT 2通过将MTR信号设为高电平(以下，称为H电平)来驱动致动器M。相反，控制单元CONT 2通过将MTR信号设为低电平(以下，称为L电平)来停止致动器M。在日本专利申请公开No. 10-66334中讨论了这种开关电源的配置。在上面的开关电源中，当开关SWl和SW2已被关断时，存在以下描述的问题。将使用图9B来描述当已关断开关SWl和SW2时的操作。在图9B中，在时间tl，当开关SWl和SW2被关断时，来自商用交流电源AC的电力供给(交流电压)被切断。在时间tl之后，开关电源基于累积于初级电解电容器Cl中的电力(电荷)进行操作。电容器Cl的端子电压Vh从DC 170V逐渐降低。在该Vh已降低至低于规定值(在本例子中，为DC 50V)的时间t2，PWM控制器C0NT1停止OUT信号的输出。因此，开关电源的输出电压Vout降低，并且，电源(设备)进入关断状态。因此，即使开关SWl和SW2为“关断(0FF)”，在从时间tl到时间t2的时段t2-tl期间，也正在产生开关电源的输出电压Vout。并且，开关电源的输出电力越小，时段t2-tl变得越长。具体地，由控制单元CONT 2和致动器M消耗的电力量越小，时段t2-tl变得越长。但是，需要更多地减少在设备待机时的电力消耗。当采取诸如停止致动器M和将控制单元CONT 2设为节电模式之类的各种措施时，在待机期间消耗的电力量极少。因此，上述的时段t2-tl变得非常长。例如，在一些情况下，该时段t2-tl为几十秒。例如，如果设备是个人计算机(PC)或某种其它的信息设备，那么用户可能想要增加PC的存储器(memory)。在增加存储器时，希望Vout已变为零以确保存储器和信息设备自身的可靠性。这是由于，如果用户尝试在Vout达到零之前增加存储器，那么，在电荷仍残留的状态(导电状态)中(也称为热插拔(hot swapping))，存储器会受损。因此，需要避免这种热插拔。可在开关SWl和SW2被关断之后添加存储器。但是，即使开关SWl和SW2被关断，Vout也不立即下降。在直到Vout下降的时段t2-tl期间，用户不能添加存储器，并且，用户必须等待，直到Vout达到零(直到存储于初级电解电容器Cl中的电荷达到零)。在这些状况下，由于当添加存储器时用户必须等待，因此可用性(usability)差。该等待时间不限于存储器扩展。例如，在各种情形下，例如在由修理人员进行的装备维护期间以及当设备必须被重启时，这种等待时间是使可用性劣化的因素。为了解决该问题，已提出了图10所示的设备。在图10中，来自商用交流电源AC的交流电压经由开关SWl和SW2的接触点(contact point)被供给到二极管D6、电阻器R7、 以及光电耦合器PC-A的发光二极管(LED)侧。在PC-A的光电晶体管侧，电力作为ANS信号被供给到CONT 2。该电路的操作波形如图11所示。在图11中，如果来自商用交流电源AC的交流电压具有正极性，那么电流流向光电耦合器PC-A的LED侧，并且，ANS信号处于L电平。相反，如果来自商用交流电源AC的交流电压具有负极性，那么电流不流向光电耦合器PC-A的LED侧，并且，ANS信号处于H电平。更具体而言，该ANS信号是与来自商用交流电源AC的交流电压的频率同步的脉冲信号。由二极管D6、电阻器R7和光电耦合器PC-A配置的该电路也被称为频率检测电路。如果开关SWl和SW2通过该频率检测电路在时间tl被关断，并且从商用交流电源AC向设备的交流电压供给被切断，则ANS信号固定于H电平。如果对于规定的时间或更长的时间以H电平输出ANS信号，那么控制单元CONT 2确定来自商用交流电源AC的交流电压的供给已停止。但是，在该用于通过频率检测电路检测交流电压供给的停止的方法(也称为AC-OFF检测)中，在来自商用交流电源AC的交流电压的正极性半波期间，光电耦合器PC-A的LED电流恒定地流动。这意味着光电耦合器PC-A即使在设备待机期间也消耗电力。这导致不能在节电操作状态中例如在设备待机期间充分地减少电力消耗的问题。
发明内容
本发明针对检测来自商用交流电源的交流电压的停止并进一步减少电源在待机期间的电力消耗。根据本发明的一个方面，一种开关电源，包括变压器，被配置为变换并输出通过切换借助于整流和平滑化输入的交流电压所获得的DC电压而获得的电压；输出单元，被配置为输出通过整流和平滑化由变压器输出的电压而获得的DC电压；整流单元，被配置为对交流电压进行整流；存储单元，被配置为平滑化通过整流单元整流的电压并存储为DC电压；脉冲信号产生单元，被配置为从存储于存储单元中的DC电压产生脉冲信号；以及检测单元，被配置为基于由脉冲信号产生单元产生的脉冲信号而检测交流电压的输入是否已被关断。根据本发明的另一方面，一种图像形成装置，包括图像形成单元；驱动单元，被配置为驱动图像形成单元；变压器，被配置为变换并输出通过切换借助于整流并平滑化输入的交流电压所获得的DC电压而获得的电压；以及开关电源，被配置为向驱动单元输出通过整流和平滑化由变压器输出的电压而获得的DC电压，其中，开关电源包含整流单元，被配置为对来自商用交流电源的交流电压进行整流；存储单元，被配置为平滑化通过整流单元整流的电压并存储为DC电压；脉冲信号产生单元，被配置为从存储于存储单元中的DC电压产生脉冲信号；以及控制单元，被配置为通过检测由脉冲信号产生单元产生的脉冲信号而确定来自商用交流电源的交流电压是否已被关断。参照附图阅读示例性实施例的以下详细描述，本发明的其它特征将变得清晰。
包含于说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本发明的原理。图I示出根据第一示例性实施例的开关电源电路。图2示出根据第一示例性实施例的开关电源的操作波形。 图3示出根据第二示例性实施例的开关电源电路。图4示出根据第二示例性实施例的开关电源的操作波形。图5示出常规的频率检测电路、加热器驱动电路和开关电源电路。图6示出常规的光电耦合器的操作波形。图7示出根据第三示例性实施例的频率检测电路、加热器驱动电路和开关电源电路。图8示出根据第四示例性实施例的开关电源电路。图9A和图9B示出常规的开关电源。图10示出常规的开关电源。图11示出常规的开关电源的操作波形。图12A和图12B示出开关电源的可应用例子。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。现在将描述本发明的配置和操作。但是，以下的示例性实施例仅是例子，并且，决不限制本发明的技术范围。现在将描述第一示例性实施例。图I示出根据第一示例性实施例的开关电源的配置。本示例性实施例的特征在于，设置具有更低的电力消耗的电路作为用于检测设备中的开关电源的开关已被关断的检测电路(以下，也称为AC-OFF检测电路)。当开关通过根据本示例性实施例的AC-OFF检测电路被检测为关断时，通过驱动设备中的致动器来增加开关电源的输出电力。从而，可缩短从开关被关断到开关电源的输出电压减小并且设备被关断的时段。现在将更详细地描述根据本示例性实施例的开关电源的操作。在图I中，来自商用交流电源AC的交流电压经由开关SWl和SW2通过二极管桥(DU D2、D3和D4)被整流，并且，通过初级电解电容器Cl被平滑化。如果本示例性实施例中的交流电压的值为AC 120Vrms，那么作为用于存储DC电压的元件的初级电解电容器Cl的端子电压Vh为约DC 170V。端子电压Vh经由用于变换从商用交流电源AC输入的电压的变压器Tl的初级绕组被供给到作为开关元件的FET I。另一方面，端子电压Vh也被供给到PWM控制器CONTl (以下，称为CONT I)。如果端子电压Vh大于或等于规定值(在本示例性实施例中，为DC 50V)，那么该控制器CON I向FET I的栅极端子供给脉冲信号OUT。基于该信号，FET I启动切换操作。当FET I执行切换时，在变压器Tl的次级绕组线圈中感应脉冲电压。该脉冲电压通过次级整流二极管D5被整流，并且通过次级平滑电容器C2被平滑化。因此，次级平滑电容器C2的端子电压Vout是大致恒定的电压(在本示例性实施例中，为 DC 24V)。下面，将描述安装有根据本示例性实施例的开关电源的设备的操作。开关电源的输出电压Vout用作设备中的各模块的电源。设备中的各模块为例如由CPU和ASIC配置的控制单元CONT 2、以及诸如马达或螺线管的作为能动器件的致动器M。来自开关电源的电压被供给到这些模块。控制信号MTR从控制单元CONT 2被供给到致动器M。控制单元CONT2通过将控制信号MTR设为高电平来驱动致动器M。相反，控制单元CONT 2通过将控制信号MTR设为低电平来停止致动器M。
下面，将更详细地描述作为本示例性实施例的特征的AC-OFF检测电路的配置。首先，将描述开关电源的初级侧的AC-OFF检测电路的配置。来自商用交流电源AC的交流电压通过电阻器Rl和R2被分压。因此，交流电压被供给到二极管D6的阳极。该交流电压通过二极管D6和电容器C3被整流和平滑化，并被转换成DC电压Vp。DC电压Vp经由第一光电耦合器PC-T (光电晶体管侧)被供给到电阻器R3和第二光电耦合器PC-A (LED侧)。另一方面，第一光电稱合器PC-T的LED侧和第二光电稱合器PC-A的光电晶体管侧与开关电源的次级侧连接。另外，作为光电耦合器的替代，使用磁绝缘体或一般的绝缘耦合器。在开关电源的次级侧，供给由向其供给在次级侧产生的DC电压的控制单元CONT2在初级侧检测的电压，并且，设置基于来自控制单元CONT 2的信号而操作的AC-OFF检测电路。次级侧的AC-OFF检测电路与电阻器R4、与电阻器R4直接连接的第一光电耦合器PC-T的LED、基于来自控制单元CONT 2的TRIG信号(信号线)被驱动的FET 2、电阻器R5、与电阻器R5直接连接的第二光电耦合器PC-A的光电晶体管、以及作为对于控制单元CONT2的脉冲电压的ANS信号(信号线)连接。通过将TRIG信号设为高电平(以下，称为H电平)，控制单元CONT 2将FET 2接通，点亮第一光电耦合器PC-T的LED，并且接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。相反，通过将TRIG信号设为低电平(以下，称为L电平)，控制单元CONT 2关断第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。并且，ANS信号被供给到控制单元C0NT2。当第二光电耦合器PC-A的LED被点亮时，ANS信号处于L电平。相反，当第二光电耦合器PC-A的LED不被点亮时，ANS信号处于H电平。控制单元CONT 2设定TRIG信号以H电平具有规定的频率和规定的占空，并且，周期性地接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。如后面描述，在图2中的时段til tl3、tl4 tl6、tl7 tl9、t20 t22、t23 t25、以及 t26 t27 期间，第一光电耦合器PC-T为接通(ON)。下面，将使用图2更详细地描述AC-OFF检测电路的操作。在图2中，在时间tlO，开关SWl和SW2为接通，并且，AC电压从商用交流电源AC被供给到设备。因此，电容器C3被充电到DC电压Vp。在时间tll，当控制单元CONT 2接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管时，电流沿路径“C3” 一“第一光电耦合器PC-T的光电晶体管侧” 一“R3” 一 “PC-A的LED侦Γ—“C3”(由图2中的虚线表示的路径)流动，使得在电容器C3中充电的端子电压被放电。在该阶段，第二光电耦合器PC-A的LED被点亮，并且，ANS信号处于L电平。控制单元CONT 2检测到ANS处于L电平，并且确定开关SWl和SW2为接通。电容器C3的端子电压在第一光电耦合器PC-T的光电晶体管为ON时被放电，并下降至零(图2中的时间tl2)。在时间tl3，当控制单元CONT 2关断第一光电耦合器PC-T的光电晶体管时，商用交流电源AC经由电阻器Rl和二极管D6被供给到电容器C3。因此，电容器C3被再次充电到DC电压Vp0随后，开关SWl和SW2被接通，并且，在从商用交流电源AC向设备供给电力的时段(时段tl4 tl6、tl7 tl9和t20 t22)期间重复相同的操作。具体地，当TRIG信号 被设为H电平时，控制单元CONT 2可检测到ANS信号将立即处于L电平，并且，确定正在从商用交流电源AC向设备供给电力。此外，当开关SWl和SW2被关断并且来自商用交流电源AC的交流电压的供给被停止时，电容器C3的充电停止。因此，电容器C3的端子电压达不到上述的在供给电力时达到的值Vp，而是保持在低电压(tl t23时段)。在时间t23，当控制单元CONT 2接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管时，电流沿路径“C3” 一“R3” 一“第二光电耦合器PC-A的LED侦彳” 一“C3”(由图2中的虚线表示的路径)流动，使得在电容器C3中充电的端子电压被放电，并且下降至零。在该阶段，第二光电耦合器PC-A的LED被点亮，并且，ANS信号处于L电平。另外，在时间t25，虽然控制单元CONT 2关断第一光电耦合器PC-T的光电晶体管，但是，由于开关SWl和SW2为关断，因此，电容器C3的端子电压保持在零。因此，在时间t26，即使控制单元CONT 2接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管，第二光电耦合器PC-A的LED也不点亮，并且，ANS信号保持在H电平。在该阶段，即使TRIG信号已被设为H电平，控制单元CONT 2也可通过检测ANS信号保持在H电平而确定开关SWl和SW2已被关断。具体地,在图I所不的电路中，可以基于由第一光电I禹合器和第二光电I禹合器执行的脉冲信号产生单元中的信号传送操作而确定开关SWl和SW2是接通还是关断。更具体而言，由于如果开关SWl和SW2处于接通状态则脉冲电压被检测为ANS信号，而如果开关Sffl和SW2为关断则脉冲电压不能被检测ANS信号，因此，可确定开关SWl和SW2是接通还是关断。如果控制单元CONT 2检测到开关SWl和SW2已被关断，则控制单元CONT 2通过将作为指令致动器M的驱动的信号的MTR信号设为H电平而驱动致动器M。然后，由于开关电源的输出电力增加，因此，初级电解电容器Cl的端子电压Vh从DC 170V迅速地下降。在端子电压Vh已降低至低于规定值(在本示例性实施例中，为DC 50V)的时间t2，控制器CONT I停止OUT信号。因此，开关电源的输出电压Vout下降，并且设备处于关断状态。因此，上述的时段(时间)t2 tl可被缩短，并且，通过立即检测到开关的关断，可以在短的时间段内关断开关电源。另外，基于由第一光电耦合器PC-T的光电晶体管产生的脉冲电压，进行关于是否正在从商用交流电源AC向设备供给交流电压的确定。通过将该脉冲电压设为低占空和低频率，与使用常规的频率检测电路的配置相比，可以减少电力消耗。此外，可基于例如要减少的电力消耗的水平、开关电源的规格和设备的规格，适当地设定该脉冲电压的占空和频率。现在将描述第二示例性实施例。图3示出根据第二示例性实施例的开关电源的配置。本示例性实施例的特征是，在根据第一示例性实施例的AC-OFF检测电路的初级侧，添加由电阻器R6、晶体管Trl和齐纳二极管ZDl配置的恒压电路。在第一示例性实施例中描述的AC-OFF检测电路中，当来自商用交流电源AC的交流电压波动时，电容器C3的充电电压波动。因此，流向光电耦合器PC-A的LED的电流也波动。作为商用交流电源AC，当向既可在AC 115V区域又可在AC230V区域中使用的设备施加开关电源时，如果来自商用交流电源AC的交流电压波动，那么流向光电耦合器PC-A的LED的电流需要被适当地限制。此外，即使在AC115V区域中，如果商用交流电源AC的电压波动大，则也需要采取相同的措施。 在本示例性实施例中，为了应对商用交流电源AC的这种波动，作为用于限制电流的电路而添加了恒压电路。现在将更详细地描述根据本示例性实施例的AC-OFF检测电路的配置和操作。但是，由于开关电源的操作与第一示例性实施例中的相同，因此，这里将省略其描述。在图3中，来自商用交流电源AC的交流电压通过电阻器Rl和R2被分压。因此，向二极管D6的阳极供给交流电压。该交流电压通过二极管D6和电容器C3被整流和平滑化，并且，被转换成DC电压Vp。DC电压Vp经由第一光电稱合器PC-T的光电晶体管被供给到由电阻器R6、晶体管Trl和齐纳二极管ZDl配置的恒压电路。恒压电路的输出电压被供给到电阻器R3和第二光电耦合器PC-A的LED侧。另一方面，第一光电耦合器PC-T的LED侧和第二光电耦合器PC-A的光电晶体管侧与开关电源的次级侧连接。控制单元CONT 2将TRIG信号设为H电平以接通FET 2、点亮第一光电耦合器PC-T的LED、并且接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。相反，通过将TRIG信号设为L电平，控制单元CONT 2关断第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。此外，ANS信号被供给到控制单元CONT 2。当第二光电耦合器PC-A的LED被点亮时，ANS信号处于L电平。相反，当第二光电耦合器PC-A的LED熄灭时，ANS信号处于H电平。控制单元CONT 2设定TRIG信号以H电平具有规定的频率和规定的占空，并且周期性地接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管。(在图2中，在后面描述的图2中的时段til tl3、tl4 tl6、tl7 tl9、t20 t22、t23 t25 和 t26 t27 中的每一个期间，第一光电稱合器PC-T为接通。)下面，将使用图4描述根据本示例性实施例的AC-OFF检测电路的操作。首先，在时间t40，开关SWl和SW2为接通，并且，商用交流电源AC正在被供给到设备。因此，电容器C3被充电到DC电压Vp。在时间t41，当控制单元CONT 2接通第一光电耦合器PC-T的光电晶体管时，电流沿回路“C3” -* “PC-T 的光电晶体管侧” —“TrI” 一 “R3” -* “PC-A 的 LED 侧” —“C3”(图4中的虚线)流动，使得电容器C3的端子电压被放电。在该阶段，第二光电耦合器PC-A的LED被点亮，并且，ANS信号处于L电平。流向第二光电耦合器PC-A的LED的电流由恒压电路的输出电压和R3的常数确定，并且，被限制为恒定的值。
控制单元CONT 2检测到ANS处于L电平，并且，确定开关SWl和SW2已被接通。在第一光电稱合器PC-T的光电晶体管为接通的同时，电容器C3的端子电压被放电并且下降。在时间t42，当控制单元CONT 2关断第一光电耦合器PC-T的光电晶体管时，来自商用交流电源AC的电力经由电阻器Rl和二极管D6被供给到电容器C3。因此，电容器C3再一次被充电到DC电压Vp。随后，通过被接通的开关SWl和SW2，在从商用交流电源AC向设备供给交流电压的时段(图4中的时段t43 t44、t45 t46和t47 t48)期间，重复相同的操作。在该操作状态中，当TRIG信号被设为H电平时，如果ANS信号立即达到L电平，则控制单元CONT 2可确定正在从商用交流电源AC向设备供给电力。此外，当开关SWl和SW2被关断并且从商用交流电源AC的交流电压的供给停止时，电容器C3的充电停止。因此，电容器C3的端子电压达不到Vp，并且保持在低电压(图4中的tl t49)。在时间t49，当控制单元CONT 2接通第一光电耦合器PC-T的光电、晶体管时，电流沿路径“C3” 一 “PC-T的光电晶体管侧” 一“Trl” 一 “R3” 一 “PC-A的LED侦Γ —“C3” (图3中的虚线)流动，使得在电容器C3中充电的端子电压被放电，并且下降至零。在该阶段，第二光电耦合器PC-A的LED被点亮，并且，ANS信号到达L电平。另外，在时间t50,虽然控制单兀CONT 2关断第一光电稱合器PC-T的光电晶体管,但是，由于开关Sffl和SW2为关断，因此，电容器C3的端子电压保持在零。因此，在时间t51，即使控制单元CONT 2接通PC-T的光电晶体管，第二光电耦合器PC-A的LED也不点亮，并且，ANS信号保持在H电平。虽然TRIG信号已被设为H电平，但是控制单元CONT 2可通过检测ANS信号保持在H电平而确定开关SWl和SW2已被关断。如果控制单元CONT 2检测到开关SWl和SW2已被关断，则控制单元CONT 2通过将致动器M的驱动信号MTR设为H电平而驱动致动器M。然后，开关电源的输出电力增加，并且，初级电解电容器Cl的端子电压Vh从DC 170V迅速地下降。在端子电压Vh降低至低于规定值(在本示例性实施例中，为DC 50V)的时间t2，控制器CONTl停止OUT信号。因此，开关电源的输出电压Vout减小，并且设备处于关断状态。因此，根据本示例性实施例，与上述的常规的电路配置相比，时段(时间)t2 tl可被缩短。另外，根据本示例性实施例，基于由第一光电耦合器PC-T的光电晶体管产生的脉冲电压，进行是否正在从商用交流电源AC供给交流电压的确定。根据该配置，如果脉冲电压被设为低占空和低频率，那么可以实现电力消耗的更多减少。下面，将使用图5 图7来描述第三示例性实施例。本示例性实施例是这样的例子其中，在具有用于检测来自商用交流电源AC的交流电压的频率的频率检测电路的设备中，应用开关电源。具有频率检测电路和开关电源的设备的例子包括用于在作为记录介质的纸片材上形成图像的图像形成装置。图像形成装置的例子包括电子照相激光束打印机。图5示出在激光束打印机中的定影装置中使用的加热器驱动电路和频率检测电路。在图5中，驱动电路由继电器RL1、三端双向可控硅开关元件(triac)SRl、电阻器R8、R9和R10、以及光电三端双向可控硅开关元件(phototriac)PSRl配置。并且，频率检测电路由二极管D6、电阻器R7和光电耦合器PC-A配置。另外，在二极管桥(D1、D2、D3和D4)之后，存在开关电源电路。
首先，将描述加热器Rh的驱动电路的操作。来自商用交流电源AC的交流电压经由继电器RLl的接触点侧被供给到加热器Rh。RLD信号从控制单元CONT 2经由电阻器R6被供给到继电器RLl的线圈侧。当控制单元CONT 2将RLD信号设为高电平(以下，称为H电平)时，RLl接触点导电。相反，当控制单元CONT 2将RLD信号设为低电平(以下，称为L电平)时，RLl接触点打开。在设备的操作状态中，依据控制单元CONT 2，RLl接触点导电，而在设备的待机状态中，RLl接触点打开。加热器Rh与三端双向可控硅开关元件SRl连接。电阻器R8和R9及光电三端双向可控硅开关元件PSRl与三端双向可控硅开关元件SRl连接。FSRD信号从控制单元CONT2经由电阻器RlO被供给到光电三端双向可控硅开关元件PSR1。如果控制单元CONT 2将FSRD信号设为H电平，则三端双向可控硅开关元件SRl被接通。如果控制单元CONT 2将FSRD信号设为L电平，则三端双向可控硅开关元件SRl被关断。因此，当继电器RLl处于导通状态时，如果控制单元CONT 2将FSRD信号设为H电平，那么三端双向可控硅开关元件SRl被接通，并且，加热器Rh发热。相反，如果控制单元CONT 2将FSRD信号设为L电平，则三端双向可控硅开关元件SRl被关断，并且，加热器Rh停止发热。控制单元CONT 2执行控制，以便通过适当地接通和关断三端双向可控硅开关元件SRl而使得被加热物体的温度恒定。下面，将描述频率检测电路的操作。来自商用交流电源AC的交流电压经由继电器RLl的接触点被供给到二极管D6、电阻器R7和光电耦合器PC-A的LED侧。从光电耦合器PC-A的光电晶体管侧，ANS信号被供给到控制单元CONT 2。如图6所示，当继电器RLl的接触点处于导通状态时，如果商用交流电源AC具有正极性，那么电流流向光电耦合器PC-A的LED侦彳，并且ANS信号达到L电平。相反，如果来自商用交流电源AC的电压具有负极性，那么电流不流向光电耦合器PC-A的LED侧，并且，ANS信号达到H电平。因此，该ANS信号表示关于来自商用交流电源AC的交流电压的频率信息。控制单兀CONT 2基于从ANS信号获得的频率信息而控制加热器Rh的发光定时。由于开关电源的操作与第一示例性实施例中的相同，因此，这里将省略其描述。图7示出当在图5所示的加热器驱动电路和频率检测电路中使用AC-OFF检测电路时的配置。由于AC-OFF检测电路的操作与第一示例性实施例中的相同，因此，这里将省略其描述。本示例性实施例的特征在于，上述的频率检测电路的光电耦合器(PC-A)也用作在第一示例性实施例中描述的AC-OFF检测电路。由于光电耦合器也被用作了检测电路，因此，电路配置是便宜的。在本示例性实施例中，由于光电耦合器也被用作检测电路，因此，当继电器RLl的接触点导通时，即，当设备处于操作状态时，光电耦合器PC-A作为频率检测电路的光电耦合器进行操作。相反，当设备处于待机状态时，光电稱合器PC-A作为AC-OFF检测电路的光电耦合器进行操作。根据本实施例，可以在包括加热器驱动电路和频率检测电路的具有便宜的电路配置的图像形成装置中使用开关电源。现在将使用图8来描述第四示例性实施例。图8示出常规的开关电源电路。被称为浪涌(surge)电压的过电压(overvoltage)可瞬时地(momentarily)叠加于从商用交流电源AC供给到开关电源的交流电压上。这种过电压是由例如雷击(lightning stricking)电气传输线而导致的，并且可对于开关电源中的电路元件造成损坏。因此，作为其对策，一般沿开关电源的商用交流电压的输入线连接电容器(也称为X电容器)Cx以吸收这些过电压并保护设备中的开关电源。此外，当设置该X电容器Cx时，用于使X电容器Cx放电的放电电阻器Rx典型地与Cx并联连接。图8是根据第四示例性实施例的开关电源电路。本示例性实施例的特征在于，AC-OFF检测电路的电阻器Rl和R2还用作上述的X电容器Cx的放电电阻器Rx。通过这种配置，由于不必单独地设置放电电 阻器Rx，因此电路配置是便宜的。(切换模式的电源的应用例子)可以使用在上述的第一到第四示例性实施例中描述的开关电源作为诸如激光束打印机、复印机和传真机的图像形成装置中的低电压电源。以下描述其应用例子。开关电源可被用作用于向马达以及致动器供给电力的电源，所述马达是图像形成装置中的用于传输片材的传输棍的驱动单兀。图12A示出作为图像形成装置的例子的激光束打印机的示意性配置。激光束打印机200包含用作在上面形成潜像的图像载体的感光鼓211和用于用调色剂将在感光鼓上形成的潜像显影的显影单元212作为图像形成单元210。在感光鼓211上显影的调色剂图像被转印到从盒子216馈送的作为记录介质的片材(未示出的)。转印到片材上的调色剂图像通过定影设备214被定影，并且在排出托盘215上被排出。此外，图12B示出图像形成装置中的从电源到用作驱动单元的马达的电源线。上述的开关电源向具有用于控制这种图像形成操作的CPU310的控制器300供给电力。另外，该开关电源也可被用作用于向用作用于图像形成的驱动单元的马达312和马达313供给电力的低电压电源。作为电力，向所述马达供给24V。例如，马达312是驱动用于传输片材的传输辊的马达，并且，马达313是驱动定影设备214的马达。诸如激光束打印机的图像形成装置可在执行图像形成的工作(operating)状态和不执行图像形成的休眠(resting)状态之间切换，以通过关断向马达等的电力供给而减少电力消耗。例如，当切换到休眠状态时，如果使用上述的开关电源设备，那么可更进一步减少待机状态中的电力消耗。在第一和第二示例性实施例中描述的准共振电源不限于这里示出的图像形成装置，并且，也可被用作用于其它电子设备的低电压电源。虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式、等同的结构及功能。
权利要求
1.一种开关电源，包括 变压器，被配置为变换并输出通过切换借助于整流和平滑化输入的交流电压所获得的DC电压而获得的电压； 输出单元，被配置为输出通过整流和平滑化由变压器输出的电压而获得的DC电压； 整流单元，被配置为对所述交流电压进行整流； 存储单元，被配置为平滑化通过整流单元被整流的电压并存储为DC电压； 脉冲信号产生单元，被配置为从存储于存储单元中的DC电压产生脉冲信号；以及检测单元，被配置为基于由脉冲信号产生单元产生的脉冲信号而检测所述交流电压的输入是否已被关断。
2.根据权利要求I的开关电源，其中，脉冲信号产生单元是被配置为基于来自被供给 从所述开关电源输出的DC电压的控制单元的指令而进行操作的第一光电耦合器。
3.根据权利要求I或2的开关电源，其中，检测单元是用于向被供给从所述开关电源输出的DC电压的控制单元供给所检测的脉冲信号的第二光电耦合器。
4.根据权利要求3的开关电源，还包括被配置为控制通过第二光电耦合器供给到所述控制单元的电流的电流控制单元。
5.根据权利要求3的开关电源，还包括被配置为检测来自商用交流电源的交流电压的频率的频率检测单元， 其中，所述检测单元被配置为向所述控制单元供给通过所述频率检测单元检测的频率。
6.根据权利要求I的开关电源，还包括被配置为吸收来自商用交流电源的过电压的电容器， 其中，通过用于将存储于所述电容器中的电压放电的放电电阻器而被分压的电压通过所述整流单元被整流。
7.一种图像形成装置，包括 图像形成单元； 驱动单元，被配置为驱动所述图像形成单元； 变压器，被配置为变换并输出通过切换借助于整流并平滑化输入的交流电压所获得的DC电压而获得的电压；以及 开关电源，被配置为向所述驱动单元输出通过整流和平滑化由所述变压器输出的电压而获得的DC电压， 其中，所述开关电源包含 整流单元，被配置为对来自商用交流电源的交流电压进行整流； 存储单元，被配置为平滑化通过所述整流单元被整流的电压并存储为DC电压； 脉冲信号产生单元，被配置为从存储于所述存储单元中的DC电压产生脉冲信号；以及控制单元，被配置为通过检测由所述脉冲信号产生单元产生的脉冲信号而确定来自商用交流电源的交流电压是否已被关断。
8.根据权利要求7的图像形成装置，其中，所述控制单元被配置为当基于所述脉冲信号而确定电压没有从商用交流电源被输入时驱动所述驱动单元。
9.根据权利要求7或8的图像形成装置，还包括被配置为检测来自商用交流电源的交流电流的频率的频率检测单元， 其中，所述检测单元被配置为向所述控制单元供给通过所述频率检测单元检测的频率。
10.根据权利要求7的图像形成装置，其中，所述驱动单元是针对图像形成而被驱动的致动器。
全文摘要
本发明涉及开关电源。所述开关电源包括被配置为对输入的交流电压进行整流的整流单元、被配置为平滑化通过整流单元整流的电压并存储为DC电压的存储单元、被配置为从存储于存储单元中的DC电压产生脉冲信号的脉冲信号产生单元、以及被配置为基于通过脉冲信号产生单元产生的脉冲信号而检测商用交流电源是否已被关断的检测单元。
文档编号H02M3/335GK102739060SQ20121009809
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年3月31日
发明者松本真一郎 申请人:佳能株式会社