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JP2021072768A - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2021072768A
JP2021072768A JP2020170747A JP2020170747A JP2021072768A JP 2021072768 A JP2021072768 A JP 2021072768A JP 2020170747 A JP2020170747 A JP 2020170747A JP 2020170747 A JP2020170747 A JP 2020170747A JP 2021072768 A JP2021072768 A JP 2021072768A
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Abstract

【課題】交流電圧の周期に対して入力電流が流れる期間を長くすることができ、高い力率特性を得ること。【解決手段】トランス206は、1次巻線206aと1次巻線206bとを有し、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ203と、一端が1次巻線206aに接続され、他端がFET208を介して1次巻線206bに接続された電解コンデンサ207と、一端がダイオードブリッジ203の出力端に接続された入力インダクタ204と、アノード端子が入力インダクタ204の他端に接続され、カソード端子が1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に接続されたダイオード205と、を備え、1次巻線206aは、1次巻線206bよりも巻き数が多い。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high power factor characteristic by extending a period in which an input current flows with respect to a cycle of an AC voltage. A transformer 206 has a primary winding 206a and a primary winding 206b, and is connected to a diode bridge 203 that full-wave rectifies an AC voltage, one end of which is connected to the primary winding 206a, and the other end. An electrolytic capacitor 207 connected to the primary winding 206b via a FET 208, an input inductor 204 having one end connected to the output end of the diode bridge 203, and an anode terminal connected to the other end of the input inductor 204 to form a cathode terminal. The primary winding 206a includes a diode 205 connected to a connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b, and the primary winding 206a has a larger number of turns than the primary winding 206b. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、電源装置及び画像形成装置に関し、特に、力率の向上を図ったスイッチング電源及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus, and more particularly to a switching power supply and an image forming apparatus having an improved power factor.

一般的なスイッチング電源は入力の初段に平滑コンデンサを備えるため、入力電圧が平滑コンデンサの充電電圧を上回ったタイミングでしか入力電流が流れないようになっている。この構成の場合、交流電源の交流電圧の周期に対して電流の流れる時間が短いため力率が低く、また高調波電流が高くなる傾向にあった。この課題を解決するために、入力フィルタに力率改善用のコイルを備える、又は、さらに力率を向上するために入力電流の波形がほぼ正弦波状となるような力率改善回路をスイッチング電源の前段に構成する等して対策していた。この中で、入力フィルタのコイルで力率を改善する対策では、力率が70〜80%程度までしか上がらない。一方、力率改善回路を搭載したスイッチング電源はほぼ100%に近い力率を得ることができた。しかし、力率改善回路自体が一つのコンバータとして機能するため、後段のスイッチング電源と合わせて2つのコンバータで回路を構成していることになる。このため、力率が良くても効率が低く、コストやプリント基板の面積も大きくなる傾向にあった。これらの課題を解消するため、高力率と高効率とを一つのコンバータで兼ね備えたスイッチング電源が考案されている。例えば特許文献1には、入力電流の波形を正弦波状に近づける技術が開示されている。 Since a general switching power supply has a smoothing capacitor at the first stage of the input, the input current flows only when the input voltage exceeds the charging voltage of the smoothing capacitor. In the case of this configuration, the power factor tends to be low and the harmonic current tends to be high because the time for which the current flows is short with respect to the cycle of the AC voltage of the AC power supply. In order to solve this problem, the input filter is equipped with a coil for improving the power factor, or in order to further improve the power factor, a power factor improving circuit is installed so that the waveform of the input current becomes almost sinusoidal. Measures were taken by configuring it in the previous stage. Among these, as a measure to improve the power factor with the coil of the input filter, the power factor can be increased only to about 70 to 80%. On the other hand, the switching power supply equipped with the power factor improving circuit was able to obtain a power factor close to 100%. However, since the power factor improving circuit itself functions as one converter, the circuit is composed of two converters together with the switching power supply in the subsequent stage. Therefore, even if the power factor is good, the efficiency is low, and the cost and the area of the printed circuit board tend to be large. In order to solve these problems, a switching power supply that combines high power factor and high efficiency with one converter has been devised. For example, Patent Document 1 discloses a technique for bringing the waveform of an input current closer to a sinusoidal shape.

特許第3994942号公報Japanese Patent No. 3949442

従来の技術では、1次巻線と補助巻線との比率(巻数比)によっては高力率を得ることができないおそれがある。また、従来から、1次巻線と補助巻線との比率については明確な説明がなされていなかった。このため、1次巻線と補助巻線との巻数比について明確にし、入力電流の導通角をより広くすることが求められている。 With the conventional technique, a high power factor may not be obtained depending on the ratio (number of turns ratio) between the primary winding and the auxiliary winding. Further, conventionally, the ratio of the primary winding to the auxiliary winding has not been clearly explained. Therefore, it is required to clarify the turns ratio between the primary winding and the auxiliary winding and to widen the conduction angle of the input current.

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、交流電圧の周期に対して入力電流が流れる期間を長くすることができ、高い力率特性を得ることを目的とする。 The present invention has been made under such a situation, and it is an object of the present invention to be able to extend the period in which an input current flows with respect to the cycle of an AC voltage and to obtain a high power factor characteristic.

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes the following configurations.

(1)第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする電源装置。 (1) A transformer having a first primary winding, a second primary winding, and a secondary winding, a switching element connected in series with the primary winding, and all input AC voltages. A full-wave rectifier circuit for wave rectification, a smoothing circuit having one end connected to the first primary winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element, and the whole. A circuit connected to the output end of a wave rectifier circuit, in which an inductor and a rectifier element are connected in series, is provided, and the first primary winding is wound more than the second primary winding. A power supply that is characterized by a large number.

(2)記録材にトナー像を形成するための画像形成部と、前記画像形成部に電力を供給するための電源装置と、を備え、前記電源装置は、第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする画像形成装置。 (2) An image forming unit for forming a toner image on the recording material and a power supply device for supplying electric power to the image forming unit are provided, and the power supply device includes a first primary winding and a first power supply device. A transformer having a primary winding and a secondary winding of 2, a switching element connected in series with the primary winding, a full-wave rectifier circuit for full-wave rectifying the input AC voltage, and one end described above. A smoothing circuit connected to the first primary winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element is connected to the output end of the full-wave rectifier circuit. An image forming apparatus comprising a circuit in which an inductor and a rectifying element are connected in series, wherein the first primary winding has a larger number of turns than the second primary winding.

(3)画像が形成された記録材を処理するためのオプション装置が接続された画像形成装置において、記録材にトナー像を形成するための画像形成部と、前記画像形成部と電力を供給するための第1の電源装置と、前記オプション装置に電力を供給するための第2の電源装置と、を備え、前記第2の電源装置は、第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする画像形成装置。 (3) In an image forming apparatus to which an optional device for processing an image-formed recording material is connected, power is supplied to the image forming portion for forming a toner image on the recording material and the image forming portion. The second power supply device includes a first power supply device for supplying electric power to the optional device, and the second power supply device has a first primary winding and a second primary power supply. A transformer having a winding and a secondary winding, a switching element connected in series with the primary winding, a full-wave rectifier circuit for full-wave rectifying the input AC voltage, and one end of the first 1 A smoothing circuit connected to the next winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element, and an inductor and a rectifier element connected to the output end of the full-wave rectifier circuit. An image forming apparatus comprising a circuit in which and are connected in series, wherein the first primary winding has a larger number of turns than the second primary winding.

本発明によれば、交流電圧の周期に対して入力電流が流れる期間を長くすることができ、高い力率特性を得ることができる。 According to the present invention, the period during which the input current flows can be lengthened with respect to the cycle of the AC voltage, and high power factor characteristics can be obtained.

実施例1のレーザビームプリンタの概略図Schematic of the Laser Beam Printer of Example 1 実施例1のスイッチング電源の回路図Circuit diagram of the switching power supply of the first embodiment 実施例1の電流波形と電圧波形を示すグラフ、レーザビームプリンタの電流波形を示すグラフA graph showing the current waveform and the voltage waveform of the first embodiment, and a graph showing the current waveform of the laser beam printer. 実施例2のスイッチング電源の回路図Circuit diagram of the switching power supply of the second embodiment 実施例1のプリンタへの適用例2の構成図Configuration diagram of application example 2 to a printer of the first embodiment 実施例1のプリンタへの適用例2における合成電流の波形を示す図The figure which shows the waveform of the combined current in the application example 2 to the printer of Example 1.

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings by way of examples.

[画像形成装置]
実施例1では、本発明の電源装置を画像形成装置に適用した場合について、図1から図3を参照しながら説明する。図1は画像形成装置の一例として、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(以下、プリンタという)100は、像担持体である感光ドラム101、帯電手段である帯電部102、現像手段である現像部103を備えている。感光ドラム101は、静電潜像が形成される。帯電部102は、感光ドラム101を一様に帯電する。現像部103は、感光ドラム101に形成された静電潜像をトナーで現像する。そして、感光ドラム101に現像されたトナー像を、カセット104から搬送手段であるローラ110等により供給された記録材としてのシートPに転写手段である転写部105によって転写する。シートPに転写されたトナー像は定着手段である定着器106によって定着され、シートPはトレイ107に排出される。この感光ドラム101、帯電部102、現像部103、転写部105が画像形成部である。また、プリンタ100は、電源装置である低電圧電源108を備え、低電圧電源108は、モータ等の駆動部や画像形成部による画像形成動作やシートPの搬送動作を制御する制御部(不図示)へ電力を供給する。
[Image forming device]
In the first embodiment, a case where the power supply device of the present invention is applied to the image forming device will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser beam printer as an example of an image forming apparatus. The laser beam printer (hereinafter referred to as a printer) 100 includes a photosensitive drum 101 as an image carrier, a charging unit 102 as a charging means, and a developing unit 103 as a developing means. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 101. The charging unit 102 uniformly charges the photosensitive drum 101. The developing unit 103 develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101 with toner. Then, the toner image developed on the photosensitive drum 101 is transferred from the cassette 104 to the sheet P as a recording material supplied by the roller 110 or the like as a transport means by the transfer unit 105 which is a transfer means. The toner image transferred to the sheet P is fixed by the fixing device 106, which is a fixing means, and the sheet P is discharged to the tray 107. The photosensitive drum 101, the charging unit 102, the developing unit 103, and the transfer unit 105 are image forming units. Further, the printer 100 includes a low-voltage power supply 108 which is a power supply device, and the low-voltage power supply 108 is a control unit (not shown) that controls an image forming operation or a sheet P conveying operation by a driving unit such as a motor or an image forming unit. ) Is supplied with power.

[電源装置]
図2は低電圧電源108としての実施例1のスイッチング電源200の回路図である。ACプラグ201は、コンセントに接続されて交流電圧をスイッチング電源200に供給する。スイッチング電源200に供給された交流電圧は、フィルタ回路202を介して全波整流回路であるダイオードブリッジ203で全波整流される。一方、スイッチング電源200の電力が供給される外部負荷が略一定であり、出力電圧Voが安定している場合、平滑手段である電解コンデンサ207に充電される充電電圧はほぼ一定電圧となる。
[Power supply]
FIG. 2 is a circuit diagram of the switching power supply 200 of the first embodiment as the low voltage power supply 108. The AC plug 201 is connected to an outlet to supply an AC voltage to the switching power supply 200. The AC voltage supplied to the switching power supply 200 is full-wave rectified by the diode bridge 203, which is a full-wave rectifier circuit, via the filter circuit 202. On the other hand, when the external load to which the power of the switching power supply 200 is supplied is substantially constant and the output voltage Vo is stable, the charging voltage charged to the electrolytic capacitor 207, which is a smoothing means, becomes a substantially constant voltage.

スイッチング電源200は、入力インダクタ204(インダクタ)、整流素子であるダイオード205、トランス206、電解コンデンサ207を備えている。トランス206は、1次巻線206a、206bと2次巻線206cとを有している。トランス206において、1次巻線206a、206bと2次巻線206cとは異なる極性である。入力インダクタ204は、一端がダイオードブリッジ203の出力端に接続され、他端がダイオード205のアノード端子に接続されている。ダイオード205は、カソード端子が、1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に接続されている。すなわち、ダイオードブリッジ203の出力電圧は、入力インダクタ204及びダイオード205を介して1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に供給される。 The switching power supply 200 includes an input inductor 204 (inductor), a diode 205 as a rectifying element, a transformer 206, and an electrolytic capacitor 207. The transformer 206 has primary windings 206a and 206b and secondary windings 206c. In the transformer 206, the primary windings 206a and 206b and the secondary winding 206c have different polarities. One end of the input inductor 204 is connected to the output end of the diode bridge 203, and the other end is connected to the anode terminal of the diode 205. The cathode terminal of the diode 205 is connected to the connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b. That is, the output voltage of the diode bridge 203 is supplied to the connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b via the input inductor 204 and the diode 205.

トランス206の1次巻線206aは、一端が電解コンデンサ207の+側に接続され、他端が1次巻線206bの一端に接続されている。1次巻線206bは、他端が電界効果トランジスタ(以下、FETという)208のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子であるFET208は、ソース端子が電解コンデンサ207の−側に接続され、ゲート端子が制御部である制御IC(不図示)に接続されている。すなわち、トランスの1次巻線206bには、FET208が直列に接続されている。FET208のゲート端子に制御IC(不図示)からゲート電圧が供給されてFET208が導通状態となると、電解コンデンサ207の充電電圧は、トランス206の1次巻線206a及び1次巻線206bにより分圧される。この分圧された電圧よりもダイオードブリッジ203の出力電圧が高い状態にあると、入力電流が入力インダクタ204とダイオード205に流れる。 One end of the primary winding 206a of the transformer 206 is connected to the + side of the electrolytic capacitor 207, and the other end is connected to one end of the primary winding 206b. The other end of the primary winding 206b is connected to the drain terminal of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 208. The FET 208, which is a switching element, has a source terminal connected to the − side of the electrolytic capacitor 207, and a gate terminal connected to a control IC (not shown) which is a control unit. That is, the FET 208 is connected in series to the primary winding 206b of the transformer. When a gate voltage is supplied to the gate terminal of the FET 208 from a control IC (not shown) and the FET 208 becomes conductive, the charging voltage of the electrolytic capacitor 207 is divided by the primary winding 206a and the primary winding 206b of the transformer 206. Will be done. When the output voltage of the diode bridge 203 is higher than the divided voltage, the input current flows through the input inductor 204 and the diode 205.

ここで、1次巻線206aの巻き数を1次巻線206bの巻き数よりも多くすることで、1次巻線206aと1次巻線206bとにより分圧される電圧値は低くなり、ダイオードブリッジ203の出力電圧がより低い電圧から入力電流が流れることになる。また、1次巻線206a、206bにより分圧される電圧値がほぼ一定電圧である中、ダイオードブリッジ203の出力電圧は正弦波状に時間的に変化するため、入力電流の波形もほぼ正弦波状に変化することになる。このため、スイッチング電源200では、力率が高い電源特性を得ることができる。 Here, by increasing the number of turns of the primary winding 206a to be larger than the number of turns of the primary winding 206b, the voltage value divided by the primary winding 206a and the primary winding 206b becomes low. The input current will flow from a voltage at which the output voltage of the diode bridge 203 is lower. Further, while the voltage values divided by the primary windings 206a and 206b are substantially constant, the output voltage of the diode bridge 203 changes with time in a sinusoidal shape, so that the waveform of the input current also becomes substantially sinusoidal. It will change. Therefore, in the switching power supply 200, it is possible to obtain a power supply characteristic having a high power factor.

また、1次巻線206a及び1次巻線206bと、2次巻線206cとの巻数比、入力電圧等の条件により、2次巻線206c間に発生する電圧が変化する。スイッチング電源200を制御する制御IC(不図示)は、2次側のフィードバック信号に基づいてFET208のオン幅やデューティを変化させてスイッチング動作を制御し、2次巻線206cに発生する電圧を制御する。そして、2次巻線206cに発生した電圧が整流ダイオード209と2次側平滑コンデンサ210で整流/平滑されることで、出力電圧Voが所定電圧に安定化される。V、Vc、Vinについては後述する。 Further, the voltage generated between the secondary windings 206c changes depending on the conditions such as the turns ratio between the primary windings 206a and the primary windings 206b and the secondary windings 206c, the input voltage, and the like. The control IC (not shown) that controls the switching power supply 200 controls the switching operation by changing the on width and duty of the FET 208 based on the feedback signal on the secondary side, and controls the voltage generated in the secondary winding 206c. To do. Then, the voltage generated in the secondary winding 206c is rectified / smoothed by the rectifying diode 209 and the secondary smoothing capacitor 210, so that the output voltage Vo is stabilized to a predetermined voltage. V, Vc, and Vin will be described later.

[各波形の推移]
図3(A)は、入力電流をIin、ダイオードブリッジ203の出力電圧をVinとした場合の各波形を示している。入力電流Iinは、ダイオードブリッジ203から入力インダクタ204及びダイオード205を介して1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に入力される電流を意味する。出力電圧Vinは、ダイオードブリッジ203から入力インダクタ204及びダイオード205を介して1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に入力される電圧を意味する。図3(A)(a)に入力電流Iinを示し、(b)に出力電圧Vinを示す。いずれも横軸は時間tを示す。また、図3(A)(b)には、トランス206の第1の1次巻線である1次巻線206aと第2の1次巻線である1次巻線206bとで電解コンデンサ207の電圧が分圧された値(分圧値)を破線で示す。
[Transition of each waveform]
FIG. 3A shows each waveform when the input current is Iin and the output voltage of the diode bridge 203 is Vin. The input current Iin means a current input from the diode bridge 203 to the connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b via the input inductor 204 and the diode 205. The output voltage Vin means a voltage input from the diode bridge 203 to the connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b via the input inductor 204 and the diode 205. The input current Iin is shown in FIGS. 3A and 3A, and the output voltage Vin is shown in FIG. 3B. In each case, the horizontal axis represents time t. Further, in FIGS. 3A and 3B, the electrolytic capacitor 207 shows the primary winding 206a, which is the first primary winding of the transformer 206, and the primary winding 206b, which is the second primary winding. The value obtained by dividing the voltage of (voltage division value) is indicated by a broken line.

図3(A)に示すように、1次巻線206aと1次巻線206bとで電解コンデンサ207の電圧が分圧され、その電圧をダイオードブリッジ203の出力電圧Vinが超えた時点(時刻t1(t3、t5・・・))で入力電流Iinが流れる。入力電流Iinは出力電圧Vinが分圧値以下となる時点(時刻t2(t4、t6・・・))まで流れる。逆説的には、出力電圧Vinが分圧値に達するまで(例えば時刻t2から時刻t3まで)入力電流Iinは流れない(Iin=0)構成となる。このため、分圧値が低ければ低いほど、入力電流Iinが流れ始めるタイミングが早くなり、また入力電流Iinが流れなくなるタイミングが遅くなって、入力電流Iinが流れる位相角、すなわち導通角が拡がり、そして力率を向上することが可能になる。 As shown in FIG. 3A, the voltage of the electrolytic capacitor 207 is divided between the primary winding 206a and the primary winding 206b, and the voltage exceeds the voltage when the output voltage Vin of the diode bridge 203 exceeds (time t1). (T3, t5 ...)), The input current Iin flows. The input current Iin flows until the output voltage Vin becomes equal to or less than the divided value (time t2 (t4, t6 ...)). Paradoxically, the input current Iin does not flow (Iin = 0) until the output voltage Vin reaches the divided value (for example, from time t2 to time t3). Therefore, the lower the partial pressure value, the earlier the timing at which the input current Iin starts to flow, the later the timing at which the input current Iin stops flowing, and the phase angle at which the input current Iin flows, that is, the conduction angle increases. And it becomes possible to improve the power factor.

[トランスの設計方法]
次に、スイッチング電源200の力率の特性を決定するトランス206の設計方法について詳しく述べていく。図2のスイッチング電源200の回路の基本的構成はフライバックコンバータとなる。このため、出力電力に対する入力電力の目安は、次の式(1)を用いて算出することができる。
Pin=V2×ton2×f/(2×L)・・・式(1)
[Transformer design method]
Next, the design method of the transformer 206 for determining the power factor characteristics of the switching power supply 200 will be described in detail. The basic configuration of the circuit of the switching power supply 200 of FIG. 2 is a flyback converter. Therefore, the guideline of the input power with respect to the output power can be calculated by using the following equation (1).
Pin = V2 × ton2 × f / (2 × L) ・ ・ ・ Equation (1)

ここで、Pinは入力電力、tonはFET208のオン時間、fはFET208のスイッチング動作の駆動周波数、Lは1次巻線206bのインダクタンスである。ここでの注意点は、式(1)に記載した電圧Vが、出力電圧Vinではなく1次巻線206aと1次巻線206bの中点電圧であるということである。この中点電圧Vは、電解コンデンサ207の電圧Vcを1次巻線206aと1次巻線206bとで分圧した電圧である。1次巻線206aの巻き数と1次巻線206bの巻き数との巻数比(以下、比率ともいう)をNとすると、式(1)は以下の式(2)となる。
Pin=(Vc/(N+1))2×ton2×f/(2×L)・・・式(2)
Here, Pin is the input power, ton is the on-time of the FET 208, f is the drive frequency of the switching operation of the FET 208, and L is the inductance of the primary winding 206b. The point to be noted here is that the voltage V described in the equation (1) is not the output voltage Vin but the midpoint voltage of the primary winding 206a and the primary winding 206b. The midpoint voltage V is a voltage obtained by dividing the voltage Vc of the electrolytic capacitor 207 by the primary winding 206a and the primary winding 206b. Assuming that the turns ratio (hereinafter, also referred to as a ratio) between the number of turns of the primary winding 206a and the number of turns of the primary winding 206b is N, the equation (1) becomes the following equation (2).
Pin = (Vc / (N + 1)) 2 × ton2 × f / (2 × L) ... Equation (2)

また入力電力Pinと出力電力Poとの関係は、以下の式(3)で表される。
Pin=Po/η・・・式(3)
ここで、ηは1次側から2次側への変換効率である。このため、式(2)は、以下の式(4)のように変換することができる。
Po=η×(Vc/(N+1))2×ton2×f/(2×L)・・・式(4)
式(4)を満たすように1次巻線206bのインダクタンスLが計算で求められる。
The relationship between the input power Pin and the output power Po is expressed by the following equation (3).
Pin = Po / η ・ ・ ・ Equation (3)
Here, η is the conversion efficiency from the primary side to the secondary side. Therefore, the equation (2) can be converted as shown in the following equation (4).
Po = η × (Vc / (N + 1)) 2 × ton2 × f / (2 × L) ・ ・ ・ Equation (4)
The inductance L of the primary winding 206b is calculated so as to satisfy the equation (4).

また、1次巻線206bに流れる電流のピーク値は、I=V×ton/Lで決まり、ここでのVも電解コンデンサ207の電圧Vcを1次巻線206aと1次巻線206bとで分圧した電圧になる。つまり以下の式(5)となる。
I=Vc/(N+1)×ton/L・・・式(5)
さらに、FET208のオン時、1次巻線206bに流れる電流は入力インダクタ204を流れる電流である。この電流は、ダイオードブリッジ203の出力電圧Vinと中点電圧Vとの差分を入力インダクタ204のインダクタンスLinで除し、オン時間tonを掛けて算出することができる。入力インダクタ204に流れる電流をIinとすると、以下の式(6)で表される。
Iin=(Vin−Vc×N206b/(N206a+N206b))/Lin×ton・・・式(6)
となる。ここで、N206aは1次巻線206aの巻き数、N206bは1次巻線206bの巻き数である。
Further, the peak value of the current flowing through the primary winding 206b is determined by I = V × ton / L, and V here also sets the voltage Vc of the electrolytic capacitor 207 between the primary winding 206a and the primary winding 206b. It becomes a divided voltage. That is, the following equation (5) is obtained.
I = Vc / (N + 1) × ton / L ... Equation (5)
Further, when the FET 208 is turned on, the current flowing through the primary winding 206b is the current flowing through the input inductor 204. This current can be calculated by dividing the difference between the output voltage Vin of the diode bridge 203 and the midpoint voltage V by the inductance Lin of the input inductor 204 and multiplying it by the on-time ton. Assuming that the current flowing through the input inductor 204 is Iin, it is represented by the following equation (6).
Iin = (Vin-Vc × N206b / (N206a + N206b)) / Lin × ton ・ ・ ・ Equation (6)
Will be. Here, N206a is the number of turns of the primary winding 206a, and N206b is the number of turns of the primary winding 206b.

次に、交流電源の周期に対し1次側の電流が流れる期間、つまり導通角は、1次巻線206bに対して1次巻線206aの巻き数を多く巻いた方が広くとることができる。この回路の目的が高力率を得ることであることからも、導通角は広い方が望ましい。 Next, the period during which the current on the primary side flows with respect to the cycle of the AC power supply, that is, the conduction angle, can be widened by winding a large number of turns of the primary winding 206a with respect to the primary winding 206b. .. Since the purpose of this circuit is to obtain a high power factor, it is desirable that the conduction angle is wide.

ここで、巻数比Nがどのくらいまで大きくできるかを考察する。なお、1次巻線206bと1次巻線206aの総数(N206a+N206b)は、出力電圧Voと入力電圧、ここではダイオードブリッジ203の出力電圧Vinの最小値で巻数比Nの目安を算出することができる。例えば、ダイオードブリッジ203の出力電圧Vinが交流85V、出力電圧Voが24Vの場合、1次巻線206a、206bと2次巻線206cの巻数比はおよそ5となる。2次巻線206cの巻き数を3ターンとすると、1次巻線206a、206bの巻き数の総数は15ターン(=3ターン×5)となる。 Here, we consider how large the turns ratio N can be. The total number of primary windings 206b and primary windings 206a (N206a + N206b) is the output voltage Vo and the input voltage, and here, the minimum value of the output voltage Vin of the diode bridge 203 can be used to calculate the guideline of the turns ratio N. it can. For example, when the output voltage Vin of the diode bridge 203 is AC 85V and the output voltage Vo is 24V, the turns ratio of the primary windings 206a and 206b to the secondary winding 206c is about 5. Assuming that the number of turns of the secondary winding 206c is 3 turns, the total number of turns of the primary windings 206a and 206b is 15 turns (= 3 turns x 5).

前提として、各条件を以下のように設定した場合を考える。
η:0.85、Vc:120V、ton:7.5μs、f=65kHz、Po:100W
ここで、N=2〜4とした場合を実際に計算して検討を進める。
As a premise, consider the case where each condition is set as follows.
η: 0.85, Vc: 120V, ton: 7.5μs, f = 65kHz, Po: 100W
Here, the case where N = 2 to 4 is actually calculated and examined.

・N=2の場合
巻数比Nが2で1次巻線206a、206bの総数が15ターンのため、1次巻線206b=5、1次巻線206a=10となる。式(4)から1次巻線206bのインダクタンスLを求めると、式(7)のようになる。
L=0.85×(120/(2+1))2×7.5μ2×65000/2/100=24.9μH≒25μH・・・式(7)
次に、式(7)で求めた1次巻線206bのインダクタンスLを、式(5)に代入し、1次巻線206bに流れる電流のピーク値を求めると、式(8)のようになる。
I=120/(2+1)×7.5μ/25μ=12A・・・式(8)
When N = 2, since the number of turns ratio N is 2 and the total number of primary windings 206a and 206b is 15 turns, primary winding 206b = 5 and primary winding 206a = 10. When the inductance L of the primary winding 206b is obtained from the equation (4), it becomes as in the equation (7).
L = 0.85 × (120 / (2 + 1)) 2 × 7.5μ 2 × 65000/2/100 = 24.9μH ≈ 25μH ... Equation (7)
Next, when the inductance L of the primary winding 206b obtained by the equation (7) is substituted into the equation (5) and the peak value of the current flowing through the primary winding 206b is obtained, it is as shown in the equation (8). Become.
I = 120 / (2 + 1) × 7.5μ / 25μ = 12A ... Equation (8)

また、式(6)を用いて入力インダクタ204に流れる入力電流Iinを求めると、式(9)のようになる。
Iin=(120−120×5/15)/40μ×7.5μ=15A・・・式(9)
ここでは、入力インダクタ204のインダクタンスLinは40μHとしている。式(8)と式(9)から、Iin>Iであるため、1次巻線206bの巻き数(N206b=5)は、実現可能な設定定数であることが判断できる。
Further, when the input current Iin flowing through the input inductor 204 is obtained using the equation (6), the equation (9) is obtained.
Iin = (120-120 × 5/15) / 40μ × 7.5μ = 15A ・ ・ ・ Equation (9)
Here, the inductance Lin of the input inductor 204 is set to 40 μH. From the equations (8) and (9), since Iin> I, it can be determined that the number of turns (N206b = 5) of the primary winding 206b is a feasible setting constant.

・N=3の場合
同じくN=3の場合は、巻数は整数である必要があることと総数が15ターンであるため、1次巻線206bの巻き数N206b=4、1次巻線206aの巻き数N206a=11となり、巻数比Nは狙いの3ではなく、N=11/4となる。この巻き数の値、及び他の値をN=2のときと同様に各式に代入して、I=15A、Iin=16.5Aを得る。この場合、Iin>Iのため、1次巻線206bの巻き数(N206b=4)は、実現可能な設定定数であることが判断できる。
-In the case of N = 3 Similarly, in the case of N = 3, since the number of turns needs to be an integer and the total number is 15 turns, the number of turns of the primary winding 206b is N206b = 4, and the number of turns of the primary winding 206a is The number of turns N206a = 11, and the number of turns ratio N is N = 11/4 instead of the target 3. By substituting the value of the number of turns and other values into each equation in the same manner as when N = 2, I = 15A and Iin = 16.5A are obtained. In this case, since Iin> I, it can be determined that the number of turns (N206b = 4) of the primary winding 206b is a feasible setting constant.

・N=4の場合
また、N=4の場合は、1次巻線206bの巻き数N206b=3、1次巻線206aの巻き数N206a=12となる。この場合、巻き数の値、及び他の値をN=2のときと同様に各式に代入して、I=20A、Iin=18Aを得る。この場合、Iin<Iとなるため、入力インダクタ204を流れる入力電流Iinよりも1次巻線206bに流す電流Iが大きくなってしまう。このため、これらの設定定数では、実現が不可能であると判断できる。
When N = 4 When N = 4, the number of turns of the primary winding 206b is N206b = 3, and the number of turns of the primary winding 206a is N206a = 12. In this case, the value of the number of turns and other values are substituted into each equation in the same manner as when N = 2, and I = 20A and Iin = 18A are obtained. In this case, since Iin <I, the current I flowing through the primary winding 206b becomes larger than the input current Iin flowing through the input inductor 204. Therefore, it can be determined that the realization is impossible with these setting constants.

ここで、式(6)から、入力インダクタ204のインダクタンスLinをさらに低くすれば入力インダクタ204に流れる電流Iinをより高めることができるため、1次巻線206bに流す電流I以上にする考えを採ることもできる。しかし、入力インダクタ204のインダクタンスLinを低くして流れる入力電流Iinを増やすと、FET208のオフ時の充電電流により電解コンデンサ207の電圧が上昇し、FET208に定格電圧が高い素子を使用する必要が生じる。また、ピーク電流が大きくなるとFET208のサージ電圧が上昇し、FET208の定格電流もより高いものが必要になる。さらにこれらの条件の場合、そもそもピーク電流が20A前後に達していて、使用する半導体の定格や損失、又はトランス206に巻く巻線の損失等を考慮すると、現実的に使用可能な電流の限界に近いと考えられる。以上の考察により、巻数比Nは、最も高くしても4までが上限であると考えられる。 Here, from the equation (6), if the inductance Lin of the input inductor 204 is further lowered, the current Iin flowing through the input inductor 204 can be further increased. Therefore, the idea of making the current I or more flowing through the primary winding 206b or more is adopted. You can also do it. However, if the inductance Lin of the input inductor 204 is lowered and the input current Iin that flows is increased, the voltage of the electrolytic capacitor 207 rises due to the charging current when the FET 208 is off, and it becomes necessary to use an element having a high rated voltage for the FET 208. .. Further, when the peak current becomes large, the surge voltage of the FET 208 rises, and a higher rated current of the FET 208 is required. Furthermore, under these conditions, the peak current has reached around 20A in the first place, and considering the rating and loss of the semiconductor used, the loss of the winding wound around the transformer 206, etc., the limit of the practically usable current is reached. It is considered to be close. From the above consideration, it is considered that the maximum number of turns ratio N is 4 at the highest.

[プリンタへの適用例1]
次に、このようにして導通角を拡げた低電圧電源108をプリンタ100に適用した例について図3(B)を参照しながら説明する。図3(B)は、定着器106の電流と低電圧電源108の電流とを合成した合成電流の波形を表したものである。図3(B)(a)は低電圧電源108が一般的な電源方式であるコンデンサインプットタイプである場合の合成電流の波形を示す。また図3(B)(b)は低電圧電源108が実施例1の電源方式である場合の合成電流の波形を示す。いずれも縦軸は電流I、横軸は時間tを示す。また定着器106の電流波形は、位相制御と呼ばれる定着制御の波形であり、所定期間、電流が流れない電流波形となっている。
[Application example 1 to printer]
Next, an example in which the low-voltage power supply 108 having the increased conduction angle in this way is applied to the printer 100 will be described with reference to FIG. 3 (B). FIG. 3B shows a waveform of a combined current obtained by combining the current of the fuser 106 and the current of the low-voltage power supply 108. FIGS. 3B and 3A show waveforms of the combined current when the low voltage power supply 108 is a capacitor input type which is a general power supply system. Further, FIGS. 3B and 3B show waveforms of the combined current when the low-voltage power supply 108 is the power supply system of the first embodiment. In both cases, the vertical axis represents the current I and the horizontal axis represents the time t. Further, the current waveform of the fuser 106 is a waveform of fixing control called phase control, and is a current waveform in which no current flows for a predetermined period.

図3(B)(a)では、電流がまったく流れない時刻t11’までの期間が長いため、導通角が狭まっている。図3(B)(a)に対し、図3(B)(b)では、実施例1の効果で時刻t11よりも前の時刻t10から電流が流れ始めることで、電流の流れている期間が長くなり、導通角が拡がっていることが確認できる。また、電流のピーク部分が図3(B)(a)のIp’に対して図3(B)(b)のIpは抑えられ(Ip<Ip’)、正弦波形に近い形状となっている。このため図3(B)(b)の波形では力率を改善することができる。 In FIGS. 3B and 3A, the conduction angle is narrowed because the period until the time t11'when no current flows is long. In contrast to FIGS. 3 (B) and 3 (a), in FIGS. 3 (B) and 3 (b), the current starts to flow from the time t10 before the time t11 due to the effect of the first embodiment, so that the period during which the current is flowing becomes longer. It can be confirmed that the length is increased and the conduction angle is widened. Further, the peak portion of the current has a shape close to a sinusoidal waveform, with the Ip of FIGS. 3 (B) and 3 (b) suppressed (Ip <Ip') with respect to the Ip'of FIGS. 3 (B) and 3 (a). .. Therefore, the power factor can be improved in the waveforms of FIGS. 3 (B) and 3 (b).

以上説明したように、1次巻線206bに対し1次巻線206aの巻き数を多いほど、交流電源から入力される交流電圧の周期に対する入力電流の導通角を拡げることができる。また、1次巻線206aの巻き数が1次巻線206bの巻き数よりも多いほど、入力インダクタ204及びダイオード205に流れる電流が大きくなる。また、入力インダクタ204のインダクタンスが低いほど、入力インダクタ204及びダイオード205に流れる電流が大きくなる。また、上述した前提において、この1次巻線206bに対する1次巻線206aの巻数比Nは、最大で4まで広げることができる。すなわち、1次巻線206aの巻き数は、1次巻線206bの巻き数の4倍以下である。さらに実施例1の低電圧電源108をプリンタ100に適用した場合、力率を向上することができる。 As described above, as the number of turns of the primary winding 206a is larger than that of the primary winding 206b, the conduction angle of the input current with respect to the cycle of the AC voltage input from the AC power supply can be widened. Further, as the number of turns of the primary winding 206a is larger than the number of turns of the primary winding 206b, the current flowing through the input inductor 204 and the diode 205 increases. Further, the lower the inductance of the input inductor 204, the larger the current flowing through the input inductor 204 and the diode 205. Further, under the above-mentioned premise, the turns ratio N of the primary winding 206a to the primary winding 206b can be expanded up to 4. That is, the number of turns of the primary winding 206a is four times or less the number of turns of the primary winding 206b. Further, when the low voltage power supply 108 of the first embodiment is applied to the printer 100, the power factor can be improved.

[プリンタへの適用例2]
プリンタとしては、図5に示すようにプリンタ本体800に対して出力オプション装置802が接続された装置を接続する構成がある。このような構成の場合、プリンタ本体800に電力を供給するための低電圧電源801と、出力オプション装置802に電力を供給するための低電圧電源803を有している。なお、プリンタ本体800の基本的な構成は図1のプリンタ100と同様であるため説明を省略する。低電圧電源803は図2と同様の構成であるため説明を省略する。なお、出力オプション装置802とは図5に示すような記録材としてのシートを振り分けて出力することが可能なソート機能を有するオプション装置である。図5には3つの排出ビン802a、802b、802cを有する出力オプション装置を示している。なお、ソート機能を有する出力オプション装置に限らず、画像が形成された複数枚のシートにステープルする機能を有する出力オプション装置等、シートを処理するオプション処理装置であってもよい。この構成において、低電圧電源803が図2に示す低電圧電源に対応する。また、低電圧電源801は一般的な電源方式であるコンデンサインプットタイプの電源である。
[Application example 2 to printer]
As shown in FIG. 5, the printer has a configuration in which a device to which the output option device 802 is connected is connected to the printer main body 800. In such a configuration, it has a low-voltage power supply 801 for supplying power to the printer main body 800 and a low-voltage power supply 803 for supplying power to the output option device 802. Since the basic configuration of the printer main body 800 is the same as that of the printer 100 of FIG. 1, the description thereof will be omitted. Since the low voltage power supply 803 has the same configuration as that of FIG. 2, the description thereof will be omitted. The output option device 802 is an option device having a sort function capable of sorting and outputting a sheet as a recording material as shown in FIG. FIG. 5 shows an output option device having three discharge bins 802a, 802b, 802c. The output option device having a sort function is not limited to the output option device having a function of stapling a plurality of sheets on which an image is formed, and the like may be an option processing device for processing sheets. In this configuration, the low voltage power supply 803 corresponds to the low voltage power supply shown in FIG. Further, the low voltage power supply 801 is a capacitor input type power supply which is a general power supply system.

このような構成における合成電流の波形について説明する。図6(a)は、定着器(図1の106)の電流と低電圧電源801、低電圧電源803の電流を合成した合成電流の波形を表したものである。図の縦軸は電流I、横軸は時間tを示している。図6(a)において、(1)定着器への電流波形、(2)低電圧電源801の電流波形、(3)低電圧電源803の電流波形、(4)(1)から(3)の合成電流の波形を示している。一方、低電圧電源803として、本実施例の低電圧電源ではなく一般的なコンデンサインプット方式の電源を用いた場合の合成電流波形について図6(b)に示す。図6(b)において、(1)定着器への電流波形、(2)低電圧電源801の電流波形、(3)コンデンサインプット方式の定電圧電源の電流波形、(4)(1)から(3)の合成電流の波形を示している。 The waveform of the combined current in such a configuration will be described. FIG. 6A shows a waveform of a combined current obtained by combining the current of the fuser (106 of FIG. 1) with the currents of the low-voltage power supply 801 and the low-voltage power supply 803. The vertical axis of the figure shows the current I, and the horizontal axis shows the time t. In FIG. 6A, (1) the current waveform to the fuser, (2) the current waveform of the low voltage power supply 801 and (3) the current waveform of the low voltage power supply 803, (4) (1) to (3). The waveform of the combined current is shown. On the other hand, FIG. 6B shows a combined current waveform when a general capacitor input type power supply is used as the low voltage power supply 803 instead of the low voltage power supply of this embodiment. In FIG. 6B, (1) the current waveform to the fuser, (2) the current waveform of the low voltage power supply 801 and (3) the current waveform of the constant voltage power supply of the capacitor input type, (4) (1) to ( The waveform of the combined current of 3) is shown.

図6(a)と図6(b)を比較すると、図6(a)における合成電流の波形について、図6(b)では電流が流れていない期間601bにおいても期間601aでは電流が流れるため、全体として図6(b)よりも力率が改善される。また、図6(a)における電流のピーク値602aは図6(b)におけるピーク値602bに比べて小さい値になるため図6(b)よりも力率が改善される。
これにより、プリンタ本体800と出力オプション装置802を接続した装置においても、出力オプション装置802に本実施例の電源を適用することにより、電源から電力を供給する場合の力率を向上することができる。
Comparing FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b), regarding the waveform of the combined current in FIG. 6 (a), since the current flows in the period 601a even in the period 601b in which the current does not flow in FIG. 6 (b), As a whole, the power factor is improved as compared with FIG. 6 (b). Further, since the peak value 602a of the current in FIG. 6A is smaller than the peak value 602b in FIG. 6B, the power factor is improved as compared with FIG. 6B.
As a result, even in a device in which the printer main body 800 and the output option device 802 are connected, the power factor when power is supplied from the power source can be improved by applying the power supply of this embodiment to the output option device 802. ..

以上、実施例1によれば、交流電圧の周期に対して入力電流が流れる期間を長くすることができ、高い力率特性を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, the period in which the input current flows can be lengthened with respect to the cycle of the AC voltage, and a high power factor characteristic can be obtained.

[電源装置]
実施例1では、1次巻線206aを1つの巻線で構成した場合で説明した。実施例2では、1次巻線206aを複数の巻線、例えば2つの巻線に分割して構成したものである。実施例2の説明を、図4の回路図を参照しながら説明していく。図4において、図2の1次巻線206aに相当する1次巻線は、1次巻線501aと1次巻線501bに分割して構成されており、他の構成要素については同一の構成要素となり、同じ符号を付している。同じ符号を付したものについては、説明を省略する。
[Power supply]
In the first embodiment, the case where the primary winding 206a is composed of one winding has been described. In the second embodiment, the primary winding 206a is divided into a plurality of windings, for example, two windings. The description of the second embodiment will be described with reference to the circuit diagram of FIG. In FIG. 4, the primary winding corresponding to the primary winding 206a in FIG. 2 is divided into a primary winding 501a and a primary winding 501b, and the other components have the same configuration. It becomes an element and has the same code. The description of those with the same reference numerals will be omitted.

1次巻線206aを1次巻線501aと1次巻線501bとに分割しても、電解コンデンサ207の分圧値Vは1次巻線206bの上側(・側)電圧となり、分圧値は1次巻線501a、501b、206bの総数と1次巻線206bの巻数比で決まる。そしてこの分圧値をダイオードブリッジ203の出力電圧Vinが超えると入力電流Iinが流れることになる。このため1次巻線501aと1次巻線501bの合計の巻き数を1次巻線206bの巻き数に対して多くすることにより分圧値は低くなり、入力電流Iinの導通角をより広くすることができる。このように、1次巻線206aに相当する1次巻線501a、501bの巻き数をより多く設定した場合、1次巻線501aと1次巻線501bのように2つの巻線に分割しても同様の効果を得ることができる。 Even if the primary winding 206a is divided into the primary winding 501a and the primary winding 501b, the voltage dividing value V of the electrolytic capacitor 207 becomes the upper (・ side) voltage of the primary winding 206b, and the voltage dividing value. Is determined by the total number of the primary windings 501a, 501b and 206b and the turns ratio of the primary windings 206b. When the output voltage Vin of the diode bridge 203 exceeds this voltage dividing value, the input current Iin flows. Therefore, by increasing the total number of turns of the primary winding 501a and the primary winding 501b with respect to the number of turns of the primary winding 206b, the partial pressure value becomes low and the conduction angle of the input current Iin becomes wider. can do. In this way, when the number of turns of the primary windings 501a and 501b corresponding to the primary winding 206a is set to be larger, the windings are divided into two windings such as the primary winding 501a and the primary winding 501b. However, the same effect can be obtained.

以上説明したように、1次巻線206bを1次巻線501aと1次巻線501bの2つの巻線構成に分割したとしても、1次巻線501aと1次巻線501bの合計巻き数を1次巻線206bよりも多くする。これにより、導通角を拡げることができる。なお、実施例2の説明では、1次巻線206aを2つに分割した場合について説明したが、さらに複数の巻線に分割しても同様な効果が得られる。 As described above, even if the primary winding 206b is divided into two winding configurations of the primary winding 501a and the primary winding 501b, the total number of turns of the primary winding 501a and the primary winding 501b Is more than the primary winding 206b. Thereby, the conduction angle can be widened. In the description of the second embodiment, the case where the primary winding 206a is divided into two has been described, but the same effect can be obtained even if the primary winding 206a is further divided into a plurality of windings.

以上、実施例2によれば、交流電圧の周期に対して入力電流が流れる期間を長くすることができ、高い力率特性を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the period in which the input current flows can be lengthened with respect to the cycle of the AC voltage, and a high power factor characteristic can be obtained.

なお、上記の実施例1、2の夫々の回路(図2、図4)において、入力インダクタ204とダイオード205を直列に接続した回路の接続位置について入力インダクタ204をダイオードブリッジ203側に接続した構成で説明した。しかし、この構成に限らずダイオード205をダイオードブリッジ203側に接続した構成でも同様の効果を得ることができる。
なお、ダイオード205をダイオードブリッジ203側に接続した構成とは具体的には以下のような接続構成である。
整流素子のアノード端子が、ダイオードブリッジ203の出力端に接続され、カソード端子が入力インダクタ204の一端に接続されている。入力インダクタ204の他端が、1次巻線206aと1次巻線206bとの接続点に接続された構成である。
In each of the circuits of Examples 1 and 2 (FIGS. 2 and 4), the input inductor 204 is connected to the diode bridge 203 side at the connection position of the circuit in which the input inductor 204 and the diode 205 are connected in series. Explained in. However, the same effect can be obtained not only in this configuration but also in a configuration in which the diode 205 is connected to the diode bridge 203 side.
The configuration in which the diode 205 is connected to the diode bridge 203 side is specifically the following connection configuration.
The anode terminal of the rectifying element is connected to the output end of the diode bridge 203, and the cathode terminal is connected to one end of the input inductor 204. The other end of the input inductor 204 is connected to the connection point between the primary winding 206a and the primary winding 206b.

203 ダイオードブリッジ
204 入力インダクタ
205 ダイオード
206 トランス
206a 1次巻線
206b 1次巻線
206c 2次巻線
207 電解コンデンサ
203 Diode bridge 204 Input inductor 205 Diode 206 Transformer 206a Primary winding 206b Primary winding 206c Secondary winding 207 Electrolytic capacitor

Claims (13)

第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、
入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、
一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、
前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、
前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする電源装置。
A transformer having a first primary winding and a second primary winding and a secondary winding,
A switching element connected in series with the primary winding and
A full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the input AC voltage,
A smoothing circuit having one end connected to the first primary winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element.
A circuit connected to the output end of the full-wave rectifier circuit, in which an inductor and a rectifier element are connected in series, is provided.
The first primary winding is a power supply device having a larger number of turns than the second primary winding.
前記第1の1次巻線の巻き数が前記第2の1次巻線の巻き数よりも多いほど、前記インダクタ及び前記整流素子に流れる電流が大きくなることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The first aspect of claim 1, wherein the larger the number of turns of the first primary winding than the number of turns of the second primary winding, the larger the current flowing through the inductor and the rectifying element. Power supply. 前記インダクタのインダクタンスが低いほど、前記インダクタ及び前記整流素子に流れる電流が大きくなることを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2, wherein the lower the inductance of the inductor, the larger the current flowing through the inductor and the rectifying element. 前記第1の1次巻線の巻き数は、前記第2の1次巻線の巻き数の3倍以下であることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 3, wherein the number of turns of the first primary winding is three times or less the number of turns of the second primary winding. 前記第1の1次巻線及び第2の1次巻線は、前記2次巻線の極性とは異なる極性であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein the first primary winding and the second primary winding have a polarity different from that of the secondary winding. apparatus. 前記第1の1次巻線は、直列に接続された複数の巻線を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first primary winding has a plurality of windings connected in series. 前記インダクタの一端が前記全波整流回路の出力端に接続され、前記整流素子のアノード端子が前記インダクタの他端に接続され、カソード端子が前記第1の1次巻線と前記第2の1次巻線との接続点に接続されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電源装置。 One end of the inductor is connected to the output end of the full-wave rectifier circuit, the anode terminal of the rectifier element is connected to the other end of the inductor, and the cathode terminal is the first primary winding and the second one. The power supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power supply device is connected to a connection point with the next winding. 記録材にトナー像を形成するための画像形成部と、
前記画像形成部に電力を供給するための電源装置と、を備え、
前記電源装置は、
第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、
入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、
一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、
前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、
前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする画像形成装置。
An image forming part for forming a toner image on the recording material,
A power supply device for supplying electric power to the image forming unit is provided.
The power supply device
A transformer having a first primary winding and a second primary winding and a secondary winding,
A switching element connected in series with the primary winding and
A full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the input AC voltage,
A smoothing circuit having one end connected to the first primary winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element.
A circuit connected to the output end of the full-wave rectifier circuit, in which an inductor and a rectifier element are connected in series, is provided.
The image forming apparatus, wherein the first primary winding has a larger number of turns than the second primary winding.
前記第1の1次巻線の巻き数が前記第2の1次巻線の巻き数よりも多いほど、前記インダクタ及び前記整流素子に流れる電流が大きくなることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 8. The eighth aspect of the present invention, wherein the larger the number of turns of the first primary winding than the number of turns of the second primary winding, the larger the current flowing through the inductor and the rectifying element. Image forming device. 前記記録材に形成された画像を前記記録材に定着するための定着部を有し、
定着部に電流が流れていない期間において前記電源装置に電流が流れ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。
It has a fixing portion for fixing the image formed on the recording material to the recording material.
The image forming apparatus according to claim 8 or 9, wherein a current flows through the power supply device during a period in which a current does not flow through the fixing portion.
画像が形成された記録材を処理するためのオプション装置が接続された画像形成装置において、
記録材にトナー像を形成するための画像形成部と、
前記画像形成部と電力を供給するための第1の電源装置と、
前記オプション装置に電力を供給するための第2の電源装置と、
を備え、
前記第2の電源装置は、
第1の1次巻線と第2の1次巻線と2次巻線を有するトランスと、
前記1次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、
入力される交流電圧を全波整流する全波整流回路と、
一端が前記第1の1次巻線に接続され、他端が前記スイッチング素子を介して前記第2の1次巻線に接続された平滑回路と、
前記全波整流回路の出力端に接続されており、インダクタと整流素子とが直列に接続された回路と、を備え、
前記第1の1次巻線は、前記第2の1次巻線よりも巻き数が多いことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus to which an optional apparatus for processing an image-formed recording material is connected,
An image forming part for forming a toner image on the recording material,
The image forming unit, the first power supply device for supplying electric power, and
A second power supply device for supplying electric power to the optional device, and
With
The second power supply device
A transformer having a first primary winding and a second primary winding and a secondary winding,
A switching element connected in series with the primary winding and
A full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the input AC voltage,
A smoothing circuit having one end connected to the first primary winding and the other end connected to the second primary winding via the switching element.
A circuit connected to the output end of the full-wave rectifier circuit, in which an inductor and a rectifier element are connected in series, is provided.
The image forming apparatus, wherein the first primary winding has a larger number of turns than the second primary winding.
前記第1の1次巻線の巻き数が前記第2の1次巻線の巻き数よりも多いほど、前記インダクタ及び前記整流素子に流れる電流が大きくなることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。 The eleventh aspect of claim 11, wherein the larger the number of turns of the first primary winding than the number of turns of the second primary winding, the larger the current flowing through the inductor and the rectifying element. Image forming device. 前記記録材に形成された画像を前記記録材に定着するための定着部を有し、
定着部に電流が流れていない期間において前記電源装置に電流が流れることを特徴とする請求項11または12に記載の画像形成装置。
It has a fixing portion for fixing the image formed on the recording material to the recording material.
The image forming apparatus according to claim 11 or 12, wherein a current flows through the power supply device during a period in which a current does not flow through the fixing portion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4175149A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Power source device and image forming apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005780A (en) * 1997-08-29 1999-12-21 Hua; Guichao Single-stage AC/DC conversion with PFC-tapped transformers
US20020114176A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Sanken Electric Co., Ltd. Low-noise switching power supply
EP1500999A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-26 Sony Corporation Power factor correction circuit
JP2012053189A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus
JP2012088444A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Canon Inc Fixing heater

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005780A (en) * 1997-08-29 1999-12-21 Hua; Guichao Single-stage AC/DC conversion with PFC-tapped transformers
US20020114176A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Sanken Electric Co., Ltd. Low-noise switching power supply
JP2002247843A (en) * 2001-02-16 2002-08-30 Sanken Electric Co Ltd Switching power supply unit
EP1500999A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-26 Sony Corporation Power factor correction circuit
JP3994942B2 (en) * 2003-07-24 2007-10-24 ソニー株式会社 Power supply circuit and electronic equipment
JP2012053189A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus
JP2012088444A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Canon Inc Fixing heater

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4175149A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Power source device and image forming apparatus
JP2023068535A (en) * 2021-11-02 2023-05-17 キヤノン株式会社 Power supply and image forming apparatus
US12176818B2 (en) 2021-11-02 2024-12-24 Canon Kabushiki Kaisha Power source device and image forming apparatus

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