特許 6241428 電源装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241428

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】電源装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 B

   H02M3/28 H

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-15416(P2015-15416)

(22)【出願日】2015年1月29日

(65)【公開番号】特開2016-140218(P2016-140218A)

(43)【公開日】2016年8月4日

【審査請求日】2016年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100118049

【弁理士】

【氏名又は名称】西谷 浩治

(72)【発明者】

【氏名】松浦 貞博

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２８０１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５８０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３３６７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｇ０３Ｇ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次巻き線と二次巻き線とを備え、一次側の電力を二次側に伝送するトランスと、
前記一次巻き線に第一導通端子が接続された第一スイッチング素子と、
前記第一スイッチング素子の第二導通端子に接続され、前記第二導通端子に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電流検知部で検知された電流が所定の閾値より大きい場合、スイッチング動作を連続的に実行させる通常動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させ、前記検知された電流が前記閾値以下の場合、前記スイッチング動作を連続的に行う連続期間と前記スイッチング動作を休止させる休止期間とを繰り返す間欠動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させる第一制御部と、
前記第一スイッチング素子の制御端子及び前記第一制御部間に直列接続された第一、第二抵抗と、前記第二抵抗に並列接続された第二スイッチング素子とを含む抵抗値切替部と、
アノードが前記第二導通端子に接続された第一ダイオードと、一端が前記第一ダイオードのカソードに接続されると共に前記第二スイッチング素子の制御端子に接続されたベース抵抗と、前記ベース抵抗と並列接続された第一コンデンサーとを含み、前記休止期間において、前記第一コンデンサーの充電電圧を前記第二スイッチング素子のオン電圧より低下させ、前記第二スイッチング素子をオフさせる第二制御部とを備える電源装置。

【請求項2】

一次巻き線と二次巻き線とを備え、一次側の電力を二次側に伝送するトランスと、
前記一次巻き線に第一導通端子が接続された第一スイッチング素子と、
前記第一スイッチング素子の第二導通端子に接続され、前記第二導通端子に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電流検知部で検知された電流が所定の閾値より大きい場合、スイッチング動作を連続的に実行させる通常動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させ、前記検知された電流が前記閾値以下の場合、前記スイッチング動作を連続的に行う連続期間と前記スイッチング動作を休止させる休止期間とを繰り返す間欠動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させる第一制御部と、
前記第一スイッチング素子の制御端子及び前記第一制御部間に直列接続された第一、第二抵抗と、前記第二抵抗に並列接続された第二スイッチング素子とを含む抵抗値切替部とを備え、
前記第一制御部は、前記連続期間が開始されてから、前記第一スイッチング素子の１回目のオン期間が終了するまで、前記第二スイッチング素子をオフさせる電源装置。

【請求項3】

前記抵抗値切替部は、
前記第一スイッチング素子の制御端子に接続された前記第一抵抗と、アノードが前記第一抵抗に接続され、カソードが前記第一制御部に接続された第二ダイオードとを含む第一直列回路と、
前記第二ダイオードのアノードに接続された第三抵抗と、一端が前記第三抵抗に接続され、他端が前記第一制御部に接続された前記第二抵抗とを含む第二直列回路とを含む請求項１又は２記載の電源装置。

【請求項4】

前記電流検知部は、前記第一スイッチング素子の前記第二導通端子にカソードが接続されたツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードのカソードと前記第一制御部との間に接続された第四抵抗と、前記ツェナーダイオードに並列接続された第五抵抗と、一端が前記第一制御部に接続され、他端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続された第二コンデンサーとを含み、
前記第二制御部は、前記第一ダイオードのアノードが前記ツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第一ダイオードとは反対側の前記第一コンデンサーの端子が前記ツェナーダイオードのアノードに接続されている請求項１記載の電源装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スイッチング素子を用いて電源部の電力を負荷に供給する電源装置及び画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

フライバック方式に代表されるスイッチング素子を備える電源装置においては、待機時及び軽負荷時におけるスイッチング損失を低減することが重要である。そこで、このような電源装置では、待機時及び軽負荷時には、スイッチング動作を連続的に実行させる連続期間と、スイッチング動作を休止させる休止期間とが繰り返される間欠動作モードでスイッチング素子を動作させることが行われている（例えば、特許文献１）。これにより、単位時間当たりのスイッチング回数が減らされ、スイッチング損失の低下が図られている。

【0003】

このような電源装置は、休止期間においてスイッチング素子の寄生容量に蓄えられた電荷の影響により、休止期間終了後にスイッチング素子をターンオンさせた際に、スイッチング素子から突入電流が発生し、不要輻射の悪化やトランスの振動による唸り音（振動音）が発生する可能性がある。

【0004】

そこで、上記の問題を解決するために、下記の特許文献２〜４が開示されている。

【0005】

特許文献２では、ドレイン電流のピーク値を変化させてスイッチング素子をＰＷＭ制御することで、間欠発振制御中のコイルやトランスの振動音を防止する技術が開示されている（段落［００２０］）。

【0006】

特許文献３では、間欠スイッチング動作の周期を検知し、検知した周期が所定の閾値に達した場合、検知した周期が所定の範囲内の周期とならないように、検知した周期を切り替えることで、トランスの振動音を防止する技術が開示されている（請求項１）。

【0007】

特許文献４では、第一のスイッチング素子（Ｑ１）と第二のスイッチング素子（Ｑ２）とを同じ第一の駆動巻き線（Ｌｂ１）からの電圧で駆動させることにより、同期を取りながらもオン期間を別々に制御することで、第一のスイッチング素子（Ｑ１）のスイッチング周波数の上昇を抑制し、トランスの振動音を防止する技術が開示されている（段落［００３７］）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−０２７４７２号公報

【特許文献2】特開２００５−０６５４８１号公報

【特許文献3】特開２０１３−１８８０８３号公報

【特許文献4】国際公開第２００９／０２５１５７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ここで、スイッチング素子の制御端子に接続された抵抗の抵抗値を上げると、スイッチング速度が遅くなり、スイッチング素子のターンオン時に発生する突入電流を抑制できる。

【0010】

しかしながら、この場合、抵抗値の上昇によりスイッチング損失が増大するため、通常動作モードにおいて、スイッチング素子の発熱や効率の悪化を招来する。

【0011】

また、特許文献１〜４はいずれもスイッチング素子の制御端子の抵抗値を切り替えることについての着目が全くないので、本開示とは、基本的な構成が相違する。

【0012】

本開示は、通常動作モードにおけるスイッチング損失を抑制すると同時に、間欠動作モードにおいて休止期間から連続期間に切り替わるときにスイッチング素子に過大な突入電流が発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示の一態様における電源装置は、一次巻き線と二次巻き線とを備え、一次側の電力を二次側に伝送するトランスと、
前記一次巻き線に第一導通端子が接続された第一スイッチング素子と、
前記第一スイッチング素子の第二導通端子に接続され、前記第二導通端子に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電流検知部で検知された電流が所定の閾値より大きい場合、スイッチング動作を連続的に実行させる通常動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させ、前記検知された電流が前記閾値以下の場合、前記スイッチング動作を連続的に行う連続期間と前記スイッチング動作を休止させる休止期間とを繰り返す間欠動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させる第一制御部と、
前記第一スイッチング素子の制御端子及び前記第一制御部間に直列接続された第一、第二抵抗と、前記第二抵抗に並列接続された第二スイッチング素子とを含む抵抗値切替部と、
アノードが前記第二導通端子に接続された第一ダイオードと、一端が前記第一ダイオードのカソードに接続されると共に前記第二スイッチング素子の制御端子に接続されたベース抵抗と、前記ベース抵抗と並列接続された第一コンデンサーとを含み、前記休止期間において、前記第一コンデンサーの充電電圧を前記第二スイッチング素子のオン電圧より低下させ、前記第二スイッチング素子をオフさせる第二制御部とを備えている。

【0014】

本態様によれば、第一スイッチング素子のゲート抵抗の一部である第二抵抗をバイパスする第二スイッチング素子及び第二制御部が設けられている。これにより、間欠動作モードでは、休止期間において、第二スイッチング素子の制御端子の電圧がオン電圧を下回り、第二スイッチング素子はオフ状態となる。その結果、第一スイッチング素子の制御端子には第一抵抗及び第二抵抗が接続され、休止期間の終了後の連続期間の開始時点における第一スイッチング素子のターンオン時のスイッチング速度を遅くできる。その結果、連続期間の開始時点において過大な突入電流の発生を抑制できる。

【0015】

一方、通常動作モードでは、第二スイッチング素子は、第二制御部によりオンされるので、第二抵抗がバイパスされ、第一スイッチング素子の制御端子には第一抵抗が接続される。その結果、第一スイッチング素子のスイッチング速度が速くなるので、スイッチング損失が向上され、第一スイッチング素子の発熱や効率の悪化が防止され、トランスに振動音が発生することを防止できる。

【0016】

また、本開示の別の一態様における電源装置は、一次巻き線と二次巻き線とを備え、一次側の電力を二次側に伝送するトランスと、
前記一次巻き線に第一導通端子が接続された第一スイッチング素子と、
前記第一スイッチング素子の第二導通端子に接続され、前記第二導通端子に流れる電流を検知する電流検知部と、
前記電流検知部で検知された電流が所定の閾値より大きい場合、スイッチング動作を連続的に実行させる通常動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させ、前記検知された電流が前記閾値以下の場合、前記スイッチング動作を連続的に行う連続期間と前記スイッチング動作を休止させる休止期間とを繰り返す間欠動作モードで前記第一スイッチング素子を駆動させる第一制御部と、
前記第一スイッチング素子の制御端子及び前記第一制御部間に直列接続された第一、第二抵抗と、前記第二抵抗に並列接続された第二スイッチング素子とを含む抵抗値切替部とを備え、
前記第一制御部は、前記連続期間が開始されてから、前記第一スイッチング素子の１回目のオン期間が終了するまで、前記第二スイッチング素子をオフさせる。

【0017】

この態様では、第一スイッチング素子の制御端子に接続された第二抵抗をバイパスする第二スイッチング素子が設けられている。そして、間欠動作モードにおいて、連続期間が開始されてから第一スイッチング素子の１回目のオン期間が終了するまで、第一制御部により第二スイッチング素子がオフされる。これにより、第一スイッチング素子の制御端子には第一抵抗及び第二抵抗が接続され、連続期間の開始時点における第一スイッチング素子のターンオン時のスイッチング速度を遅くできる。その結果、連続期間の開始時点において過大な突入電流の発生を抑制できる。

【0018】

一方、通常動作モードでは、第一スイッチング素子は、第一制御部によりオンされるので、第二抵抗がバイパスされ、第一スイッチング素子の制御端子には第一抵抗が接続される。その結果、第一スイッチング素子のスイッチング速度が速くなるので、スイッチング損失が向上され、第一スイッチング素子の発熱や効率の悪化が防止され、トランスに振動音が発生することを防止できる。

【0019】

また、上記態様において、前記抵抗値切替部は、
前記第一スイッチング素子の制御端子に接続された前記第一抵抗と、アノードが前記第一抵抗に接続され、カソードが前記第一制御部に接続された第二ダイオードとを含む第一直列回路と、
前記第二ダイオードのアノードに接続された第三抵抗と、一端が前記第三抵抗に接続され、他端が前記第一制御部に接続された前記第二抵抗とを含む第二直列回路とを含んでもよい。

【0020】

この態様によれば、抵抗値切替部は、第一スイッチング素子の制御端子に接続された第一抵抗及びアノードが第一抵抗に接続され、カソードが第一制御部に接続された第二ダイオードを含む第一直列回路と、第二ダイオードのアノードに接続された第三抵抗及び一端が第三抵抗に接続され、他端が第一制御部に接続された第二抵抗を含む第二直列回路とを備えている。

【0021】

そのため、第一スイッチング素子がターンオフするときは、第二直列回路ではなく第一直列回路を介して第一スイッチング素子のゲート容量から電荷が引き抜かれるので、第一スイッチング素子のターンオフ時のスイッチング速度をターンオン時のスイッチング速度よりも大きくでき、スイッチング損失の低下を図ることができる。

【0022】

また、上記態様において、前記電流検知部は、前記第一スイッチング素子の前記第二導通端子にカソードが接続されたツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードのカソードと前記第一制御部との間に接続された第四抵抗と、前記ツェナーダイオードに並列接続された第五抵抗と、一端が前記第一制御部に接続され、他端が前記ツェナーダイオードのアノードに接続された第二コンデンサーとを含み、
前記第二制御部は、前記第一ダイオードのアノードが前記ツェナーダイオードのカソードに接続され、前記第一ダイオードとは反対側の前記第一コンデンサーの端子が前記ツェナーダイオードのアノードに接続されていてもよい。

【0023】

この態様によれば、第一スイッチング素子がオンすると、第一スイッチング素子の第二導通端子に流れる電流により第二コンデンサーが充電され、第二コンデンサーの充電電圧が第一制御部に入力され、第一制御部はこの充電電圧により第二導通端子の電流を測定することができる。そして、第二コンデンサーの一端には第四抵抗を介してツェナーダイオードのカソードが接続され、第二コンデンサーの他端にはツェナーダイオードのアノードが接続され、ツェナーダイオードには第五抵抗が並列接続されている。そのため、第二導通端子に流れる電流の増加により第五抵抗の電圧がツェナーダイオードの降伏電圧を超えると、ツェナーダイオードがオンし、第五抵抗間の電圧上昇が抑制される。これにより、第二コンデンサーの充電電圧がツェナーダイオードの降伏電圧以上になることが防止され、過大な電圧の入力により第一制御部が破損されることを防止できる。

【0024】

更に、第二制御部はツェナーダイオードと並列接続されているので、第二制御部の回路素子に過大な電圧が印加され、第二制御部を構成する回路素子の破損の防止を図ることができる。

【0025】

また、本態様の更に別の画像形成装置は、上記の電源装置を備える。

【0026】

この態様によれば、通常動作モードにおけるスイッチング損失を抑制すると同時に、間欠動作モードにおいて休止期間から連続期間に切り替わるときにスイッチング素子に突入電流が発生することを抑制する画像形成装置を提供できる。

【発明の効果】

【0027】

本開示によれば、通常動作モードにおけるスイッチング損失を抑制すると同時に、間欠動作モードにおいて休止期間から連続期間に切り替わるときにスイッチング素子に過大な突入電流が発生することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本開示の実施の形態１に係る電源装置が適用された画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。

【図2】画像形成装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本開示の実施の形態１における電源装置の回路構成の一例を示す図である。

【図4】通常動作モードにおける電源装置の波形の一例を示す図である。

【図5】間欠動作モードにおける電源装置の波形の一例を示す図である。

【図6】本開示の比較例における電源装置の回路構成の一例を示す図である。

【図7】通常動作モードにおける比較例の電源装置の波形の一例を示す図である。

【図8】間欠動作モードにおける比較例の電源装置の波形の一例を示す図である。

【図9】本開示の実施の形態２における電源装置の回路構成の一例を示す図である。

【図10】本開示の実施の形態２の電源装置における間欠動作モードの波形の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

（実施の形態１）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態１に係る電源装置が適用された画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。

【0030】

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を、原稿読取部２００が連続的に読み取るように原稿読取部２００に搬送する。

【0031】

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

【0032】

装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３、及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留する用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７に貯留された用紙の束において、最上位の用紙は、ピックアップローラー１０９により、用紙搬送路１１１へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

【0033】

画像形成部１０３は搬送された用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７、及び転写部１１９を備える。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に対して現像部１１７からトナーが供給され、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は転写部１１９によって用紙貯留部１０１から搬送された用紙に転写される。

【0034】

トナー画像が転写された用紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー画像及び用紙に熱及び圧力が加えられ、トナー画像は用紙に定着される。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。以上のようにして、画像形成装置１はモノクロ画像を印刷する。

【0035】

操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３とを備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面を表示する。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

【0036】

操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的には、操作キー部４０１には、スタートキー４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、並びにコピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー４１３等が設けられている。

【0037】

スタートキー４０５はコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキー４０７はコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキー４０９はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

【0038】

機能切換キー４１３はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

【0039】

図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、全体制御部５００、及び電源装置７００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

【0040】

電源装置７００は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、系統電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、画像形成装置１の各部に供給する。電源装置７００の詳細は後述する。

【0041】

全体制御部５００はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び画像メモリー等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリーは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

【0042】

図３は、本開示の実施の形態１における電源装置７００の回路構成の一例を示す図である。図３の例では、電源装置７００として、フライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータがが示されているが、本開示はこれに限定されず、フォワード方式のＤＣ／ＤＣコンバータが採用されてもよい。

【0043】

フライバック方式は、スイッチング素子Ｑ１１のオン期間中にトランスＴに電力を蓄積し、スイッチング素子Ｑ１１がオフに切り替わると、トランスＴの逆起電力を利用して、トランスＴで蓄積されていた電力を二次側に出力する方式である。フォワード方式は、スイッチング素子Ｑ１１のオン期間中に、トランスＴを介して、電力を一次側から二次側へ送る方式である。

【0044】

トランスＴは、一次側回路７Ａに設けられた一次巻き線Ｌ１及び三次巻き線Ｌ３と、二次側回路７Ｂに設けられた二次巻き線Ｌ２とを備える。

【0045】

一次巻き線Ｌ１の端子Ｔ２は第一電位線Ｌｎ１を介して整流回路１２の端子Ｔ５に接続されている。一次巻き線Ｌ１の端子Ｔ１は、スイッチング素子Ｑ１１のドレインに接続されている。三次巻き線Ｌ３は、端子Ｔ３が第一制御部７１に接続され、端子Ｔ４が第二電位線Ｌｎ２と接続されている。第一電位線Ｌｎ１は第一電位を与える線路であり、第二電位線Ｌｎ２は第二電位を与える線路である。第二電位線Ｌｎ２は例えば、接地されており、第一電位は第二電位よりも高い。

【0046】

電源装置７００は、整流回路１２、一次側回路７Ａ、二次側回路７Ｂ、及び検出部７２を備える。整流回路１２は、端子Ｔ５が第一電位線Ｌｎ１に接続され、端子Ｔ６が第二電位線Ｌｎ２に接続されている。整流回路１２は、例えば、４つのダイオードを含む全波整流回路で構成され、系統電源１１から供給される交流電力を全波整流し、コンデンサーＣＡに出力する。

【0047】

系統電源１１は、例えば、電力会社から提供される、周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚの交流電力を供給する。但し、これは一例であり、画像形成装置１が使用される地域に応じた交流電力を供給する電源が系統電源１１として採用される。

【0048】

一次側回路７Ａと二次側回路７ＢとはトランスＴを介して磁気的に接続されている。一次側回路７Ａは、スイッチング素子Ｑ１１（第一スイッチング素子の一例）、一次巻き線Ｌ１、三次巻き線Ｌ３、コンデンサーＣＡ、抵抗値切替部１３、電流検知部１４、第一制御部７１、第二制御部１５、及びコンデンサーＣＢ等を備える。

【0049】

コンデンサーＣＡは、一端が第一電位線Ｌｎ１に接続され、他端が第二電位線Ｌｎ２に接続されている。コンデンサーＣＡは、例えば、電解コンデンサーで構成され、整流回路１２で全波整流された交流電力を平滑化する。これにより、第一電位線Ｌｎ１に第一電位が与えられる。

【0050】

スイッチング素子Ｑ１１は、例えば、電界効果型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成され、第一制御部７１の制御の下、スイッチング動作を行う。図３の例では、スイッチング素子Ｑ１１は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴが採用され、ドレインが一次巻き線Ｌ１の端子Ｔ１に接続され、ゲートが抵抗値切替部１３を介して第一制御部７１に接続され、ソースが電流検知部１４に接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ１１において、ドレインが第一導通端子の一例であり、ソースが第二導通端子の一例であり、ゲートが制御端子の一例である。

【0051】

なお、図３の例では、スイッチング素子Ｑ１１としてｎ型のＭＯＳＦＥＴを採用したが、ｐ型のＭＯＳＦＥＴが採用されてもよいし、バイポーラトランジスタが採用されてもよいし、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が採用されてもよい。

【0052】

抵抗値切替部１３は、第一直列回路１３Ａ、第二直列回路１３Ｂ、及びスイッチング素子Ｔｒ１１（第二スイッチング素子の一例）を備える。第一直列回路１３Ａは、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに接続された抵抗Ｒ１３（第一抵抗の一例）と、アノードが抵抗Ｒ１３に接続され、カソードが第一制御部７１に接続されたダイオードＤ２（第二ダイオードの一例）とを備える。

【0053】

第二直列回路１３Ｂは、ダイオードＤ２のアノードに接続された抵抗Ｒ１２（第三抵抗の一例）と、一端が抵抗Ｒ１２に接続され、他端が第一制御部７１に接続された抵抗Ｒ１１（第二抵抗の一例）とを備える。

【0054】

スイッチング素子Ｔｒ１１は、例えば、ｎ型のバイポーラトランジスタで構成され、ベースがベース抵抗Ｒｂを介して第二電位線Ｌｎ２に接続され、コレクタ及びエミッタが抵抗Ｒ１１と並列接続されている。なお、スイッチング素子Ｔｒ１１としては、ｐ型のバイポーラトランジスタが採用されてもよいし、ＭＯＳＦＥＴが採用されてもよい。なお、スイッチング素子Ｔｒ１１のベースは制御端子の一例である。

【0055】

スイッチング素子Ｑ１１がターンオンする際、ダイオードＤ２があるため、第一直列回路１３Ａではなく、第二直列回路１３Ｂからスイッチング素子Ｑ１１のゲートに電荷が供給され、ゲート容量が充電される。一方、スイッチング素子Ｑ１１がターンオフする際、第一直列回路１３Ａからゲート容量に蓄積された電荷が引き抜かれる。

【0056】

スイッチング素子Ｔｒ１１がターンオンすると、抵抗Ｒ１１がバイパスされるため、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに接続された抵抗（以下、「ゲート抵抗」と呼ぶ。）は抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つとなる。一方、スイッチング素子Ｔｒ１１がターンオフすると、抵抗Ｒ１１が第二直列回路１３Ｂに組み込まれるため、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つとなる。よって、スイッチング素子Ｔｒ１１がオンしている場合、オフしている場合に比べてゲート抵抗が小さくなるので、スイッチング速度が速くなる。一方、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフしている場合、オンしている場合に比べてゲート抵抗が大きくなるので、スイッチング素子Ｑ１１のターンオン時に発生する突入電流が抑制される。

【0057】

なお、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値の比は、例えば、２：３：１が採用できるが、これは一例である。また、抵抗Ｒ１２は省かれてもよい。

【0058】

電流検知部１４は、スイッチング素子Ｑ１１のソースに流れる電流を検知する。具体的には、電流検知部１４は、ツェナーダイオードＺＤ、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、及びコンデンサーＣ２を備える。

【0059】

ツェナーダイオードＺＤはカソードがスイッチング素子Ｑ１１のソースに接続され、アノードが第二電位線Ｌｎ２に接続されている。抵抗Ｒ２１（第四抵抗の一例）は、ツェナーダイオードＺＤのカソードと第一制御部７１との間に接続されている。コンデンサーＣ２（第二コンデンサーの一例）は、一端が第一制御部７１に接続され、他端がツェナーダイオードＺＤのアノードに接続されている。抵抗Ｒ２２（第五抵抗の一例）はツェナーダイオードＺＤと並列接続されている。

【0060】

スイッチング素子Ｑ１１がオンされると、ドレインソース間を流れる電流（以下、「ドレイン電流Ｉ」と呼ぶ。）の一部が抵抗Ｒ２１を介してコンデンサーＣ２に供給され、コンデンサーＣ２が充電される。このコンデンサーＣ２の充電電圧は、ドレイン電流Ｉの測定値として第一制御部７１に供給される。

【0061】

一方、ドレイン電流Ｉの増加により抵抗Ｒ２２間の電圧が、抵抗Ｒ２２に並列に接続されたツェナーダイオードＺＤの降伏電圧を超えるとツェナーダイオードＺＤがオンし、抵抗Ｒ２２間の電圧上昇が抑制される。これにより、コンデンサーＣ２の充電電圧がツェナーダイオードＺＤの降伏電圧を超えることが防止され、過大な電圧が第一制御部７１に供給されることが防止されている。

【0062】

検出部７２は、一端が端子Ｔ７に接続され、他端が第一制御部７１に接続され、二次側回路７Ｂから出力される電圧Ｖｏｕｔを検出し、電圧Ｖｏｕｔが所定の基準電圧より小さい場合、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給するＰＷＭ信号のデューティー比を上昇させるデューティー上昇指令を第一制御部７１に出力する。また、検出部７２は、電圧Ｖｏｕｔが基準電圧より大きい場合、デューティー比を低下させるデューティー低下指令を第一制御部７１に出力する。また、検出部７２は、電圧Ｖｏｕｔが基準電圧と同じである場合、デューティー比を維持させるデューティー維持指令を第一制御部７１に出力する。

【0063】

ここで、二次側回路７Ｂに接続された負荷Ｚが駆動しており、負荷Ｚの電力需要が高い場合、電圧Ｖｏｕｔが低下するので、検出部７２は、デューティー上昇指令を第一制御部７１に出力する。一方、負荷Ｚが駆動しておらず、負荷Ｚの電力需要が低い場合、電圧Ｖｏｕｔは上昇する或いは一定電圧を維持するので、検出部７２はデューティー低下指令或いはデューティー維持指令を第一制御部７１に出力する。

【0064】

第一制御部７１は、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェア回路で構成されている。そして、第一制御部７１は、検出部７２からデューティー上昇指令が出力された場合、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給するＰＷＭ信号のデューティー比を所定ステップ増大させる。また、第一制御部７１は、検出部７２からデューティー低下指令が出力された場合、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給するＰＷＭ信号のデューティー比を所定ステップ低下させる。また、第一制御部７１は、検出部７２からデューティー維持指令が出力された場合、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給するＰＷＭ信号のデューティー比を維持させる。これにより、検出部７２からデューティー上昇指令が出力されている間、スイッチング素子Ｑ１１のＰＷＭ信号のデューティー比が所定ステップずつ増大されていき、電圧Ｖｏｕｔが基準電圧に近づいていく。また、検出部７２からデューティー低下指令が出力されている間、ＰＷＭ信号のデューティー比が所定ステップずつ減少されていき、電圧Ｖｏｕｔが基準電圧に近づいていく。また、検出部７２からデューティー維持指令が出力されている間、ＰＷＭ信号のデューティー比が維持される。以上の動作により電圧Ｖｏｕｔが基準電圧に維持され、負荷Ｚに一定の電圧が供給される。

【0065】

また、第一制御部７１は、電流検知部１４で検知されたドレイン電流Ｉが所定の閾値より大きい場合、スイッチング動作を連続的に実行させる通常動作モードでスイッチング素子Ｑ１１を駆動させる。一方、第一制御部７１は、電流検知部１４で検知されたドレイン電流Ｉが閾値以下の場合、スイッチング動作を連続的に行う連続期間とスイッチング動作を休止させる休止期間とを繰り返す間欠動作モードでスイッチング素子Ｑ１１を駆動させる。

【0066】

負荷Ｚが駆動している場合、電圧Ｖｏｕｔの低下に伴って、スイッチング素子Ｑ１１のＰＷＭ信号のデューティー比が増大されるので、ドレイン電流Ｉが増大する。一方、二次側回路７Ｂに接続された負荷Ｚが駆動していない場合、スイッチング素子Ｑ１１のＰＷＭ信号のデューティー比が低下或いは維持されるので、ドレイン電流Ｉが増大しない。

【0067】

そこで、第一制御部７１は、ドレイン電流Ｉが閾値より大きければ、負荷Ｚが駆動されていると判断して、スイッチング素子Ｑ１１を通常動作モードで駆動させる。一方、第一制御部７１は、ドレイン電流Ｉが閾値以下であれば、負荷Ｚが駆動されていないと判断し、スイッチング素子Ｑ１１を間欠動作モードで駆動させる。これにより、負荷Ｚが駆動されていない場合は、スイッチング素子Ｑ１１が間欠的に駆動されるので、消費電力の低下を図ることができる。なお、閾値としては、負荷Ｚが駆動されているとみなせる予め定められた値が採用されている。

【0068】

第二制御部１５は、スイッチング素子Ｑ１１が間欠動作モードで動作されている場合、休止期間において、コンデンサーＣ１の充電電圧をスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧より低下させ、スイッチング素子Ｔｒ１１をオフさせる。

【0069】

具体的には、第二制御部１５は、ダイオードＤ１、ベース抵抗Ｒｂ、及びコンデンサーＣ１を備える。ダイオードＤ１（第一ダイオードの一例）は、アノードがスイッチング素子Ｑ１１のソースに接続されている。ベース抵抗Ｒｂは一端がダイオードＤ１のカソードに接続されると共にスイッチング素子Ｔｒ１１のベースに接続され、他端がツェナーダイオードＺＤのアノードに接続されている。コンデンサーＣ１は、ベース抵抗Ｒｂと並列接続されている。

【0070】

スイッチング素子Ｑ１１がターンオンすると、ドレイン電流Ｉの一部がダイオードＤ１を介してコンデンサーＣ１を充電する。そして、コンデンサーＣ１の充電電圧が、スイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧より大きくなると、スイッチング素子Ｔｒ１１がオンする。これにより、抵抗Ｒ１１がバイパスされ、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つとなり、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフしている場合に比べて低下する。

【0071】

また、間欠動作モードにおいて休止期間が開始されると、スイッチング素子Ｑ１１がスイッチング動作をしないので、コンデンサーＣ１へのドレイン電流Ｉの供給が停止され、コンデンサーＣ１の充電電圧は徐々に低下していく。そして、コンデンサーＣ１の充電電圧がスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧以下になると、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフする。これにより、抵抗Ｒ１１が第二直列回路１３Ｂに組み込まれ、休止期間では、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つとなる。

【0072】

そして、休止期間が終了して連続期間が開始されると、スイッチング素子のスイッチング動作が再開され、ドレイン電流ＩによりコンデンサーＣ１が充電される。そして、コンデンサーＣ１の充電電圧がスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧より大きくなると、スイッチング素子Ｔｒ１１がオンする。ここで、連続期間が開始されても、コンデンサーＣ１の充電電圧は、徐々に増大していくため、直ぐにスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を超えることはできない。そのため、連続期間の開始時点においては、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフ状態となり、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つで構成される。これにより、連続期間の開始時において過大な突入電流が発生することが抑制される。

【0073】

三次巻き線Ｌ３は、二次巻き線Ｌ２と磁気的に接続されている。また、三次巻き線Ｌ３は端子Ｔ３が第一制御部７１に接続され、端子Ｔ４が第二電位線Ｌｎ２に接続されている。コンデンサーＣＢは、三次巻き線Ｌ３と並列接続されている。

【0074】

二次巻き線Ｌ２で発生した電圧は、３次巻き線Ｌ３に伝達され、コンデンサーＣＢで平滑化され、第一制御部７１に供給される。これにより、三次巻き線Ｌ３及びコンデンサーＣＢにより第一制御部７１に電力が補助的に供給される。

【0075】

二次側回路７Ｂは、二次巻き線Ｌ２、ダイオードＤ４、及びコンデンサーＣＣを備える。二次巻き線Ｌ２は一端がダイオードＤ４を介して端子Ｔ７に接続され、他端が端子Ｔ８と接続されている。ダイオードＤ４は、アノードが二次巻き線Ｌ２の一端と接続され、カソードが端子Ｔ７と接続されている。負荷Ｚは端子Ｔ７，Ｔ８に接続されている。

【0076】

二次巻き線Ｌ２で発生した電圧は、ダイオードＤ４で整流され、コンデンサーＣＣで平滑化され、電圧Ｖｏｕｔとして負荷Ｚに供給される。

【0077】

負荷Ｚとしては、画像形成装置１を構成する電気機器が採用され、図２に示す定着部１０５、画像形成部１０３、全体制御部５００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作キー部４０１、及び表示部４０３が採用できる。

【0078】

端子Ｔ２には、コンデンサー及び抵抗の並列回路からなるノイズ除去用のスナバ回路１８が接続されている。また、スナバ回路１８及び端子Ｔ１間には、アノードが端子Ｔ１に接続されカソードがスナバ回路１８に接続されたダイオードＤ３が接続されている。ダイオードＤ３は、スナバ回路１８から端子Ｔ１に向けて電流が流れることを阻止する。

【0079】

スイッチング素子Ｑ１１のドレインソース間には、コンデンサー及び抵抗の直列回路からなるノイズ除去用のスナバ回路１７が接続されている。

【0080】

図４は、通常動作モードにおける電源装置７００の波形の一例を示す図である。図４において、一行目はスイッチング素子Ｑ１１のドレイン電流Ｉの波形図を示し、二行目はスイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給されるＰＷＭ信号の波形図を示し、三行目はスイッチング素子Ｔｒ１１のベースに供給されるベース電圧の波形図を示している。

【0081】

通常動作モードでは、第一制御部７１は、スイッチング素子Ｑ１１を連続的にスイッチング動作させる。そのため、休止期間を設けることなくＰＷＭ信号がスイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給される。ＰＷＭ信号が立ち上がり、スイッチング素子Ｑ１１がターンオンされると、スイッチング素子Ｑ１１がオフされている期間に寄生容量に蓄積された電荷が一気に放電される。これにより、ＰＷＭ信号の立ち上がり時にドレイン電流Ｉに突入電流Ｉｐが発生する。その後、ドレイン電流ＩはＰＷＭ信号が立ち下がるまで、徐々に増大する。

【0082】

ＰＷＭ信号がローレベルの期間では、コンデンサーＣ１にドレイン電流Ｉが供給されないので、コンデンサーＣ１の充電電圧の低下に伴ってベース電圧も徐々に減少する。通常動作モードでは、ＰＷＭ信号がローレベルの期間が間欠動作モードにおける休止期間に比べて大幅に短い。また、コンデンサーＣ１の充電電圧は、ＰＷＭ信号の立ち下がり時に瞬時に低下することはできず、徐々に低下していく。そのため、コンデンサーＣ１の充電電圧がスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を下回る前に、ＰＷＭ信号が立ち上げられ、コンデンサーＣ１にドレイン電流Ｉの供給が開始される。その結果、通常動作モードでは、ベース電圧は、スイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を下回らず、スイッチング素子Ｑ１１はオン状態を維持する。これにより、通常動作モードでは、ターンオン時における、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗が抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つとなり、スイッチング損失の低下が図られている。

【0083】

図５は、間欠動作モードにおける電源装置７００の波形の一例を示す図である。図５において、一行目はスイッチング素子Ｑ１１のドレイン電流Ｉの波形図を示し、二行目はスイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給されるＰＷＭ信号の波形図を示し、三行目はスイッチング素子Ｔｒ１１のベースに供給されるベース電圧の波形図を示している。

【0084】

間欠動作モードでは、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作を連続的に実行させる連続期間ＴＡと、スイッチング動作を休止させる休止期間ＴＢとが繰り返される。ここで、連続期間ＴＡと休止期間ＴＢとの時間は予め定められた値が採用される。以下の説明において、連続期間ＴＡと休止期間ＴＢとを区別する場合、連続期間ＴＡと休止期間ＴＢとの後に「＿１」、「＿２」・・・の符号を付す。

【0085】

連続期間ＴＡ＿１では、ＰＷＭ信号が通常動作モードと同じようにスイッチング素子Ｑ１１に供給されている。連続期間ＴＡ＿１の開始時点では、寄生容量に蓄積された電荷が一気に放電されて突入電流Ｉｐが発生するため、ベース電圧は瞬時に増大し、その後、ドレイン電流ＩによりコンデンサーＣ１が充電され、コンデンサーＣ１の充電電流が徐々に増大していく。そして、時刻ｔ１において、ベース電圧がスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を超え、スイッチング素子Ｔｒ１１がターンオンする。

【0086】

時刻ｔ１以降の連続期間ＴＡ＿１では、ＰＷＭ信号のローレベルの期間が短いので、ベース電圧は、通常動作モードと同様、多少上下するが、スイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を下回らない。そのため、スイッチング素子Ｔｒ１１は時刻ｔ１以降の連続期間ＴＡ＿１においてオン状態を維持する。そのため、ゲート抵抗が抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つとなり、スイッチング損失の低下が図られている。

【0087】

連続期間ＴＡ＿１が終了し、休止期間ＴＢ＿１が開始されると、コンデンサーＣ１にドレイン電流Ｉが供給されなくなるため、コンデンサーＣ１は放電を開始し、コンデンサーＣ１の充電電圧が徐々に低下していく。また、これに伴って、スイッチング素子Ｔｒ１１のベース電圧も徐々に低下していく。

【0088】

時刻ｔ２では、コンデンサーＣ１の充電電圧がスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を下回り、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフする。以降、休止期間ＴＢ＿１では、ベース電圧は上昇しないため、スイッチング素子Ｔｒ１１はオフ状態を維持する。

【0089】

休止期間ＴＢ＿１が終了して、連続期間ＴＡ＿２が開始されると、コンデンサーＣ１へのドレイン電流Ｉの供給が開始され、スイッチング素子Ｔｒ１１のベース電圧が上昇していく。時刻ｔ３では、時刻ｔ１と同様、スイッチング素子Ｔｒ１１がオンする。このように、間欠動作モードでは、連続期間ＴＡと休止期間ＴＢとが繰り返され、電源装置７００は上記の動作を繰り返す。

【0090】

連続期間ＴＡの開始時点では、ＰＷＭ信号はハイレベルに立ち上げられるが、ベース電圧は、瞬時にスイッチング素子Ｔｒ１１のオン電圧を超えることができないため、スイッチング素子Ｔｒ１１は休止期間ＴＢに引き続いてオフ状態を維持する。したがって、連続期間ＴＡの開始時点では、ゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つとなる。これにより、連続期間ＴＡにおけるＰＷＭ信号の１パルス目の突入電流Ｉｐ＿１は２パルス目以降の突入電流Ｉｐ＿Ｘよりも小さくなっている。一方、連続期間ＴＡにおいて２パルス目以降では、スイッチング素子Ｔｒ１１がターンオンしているため、ゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つとなり、突入電流Ｉｐ＿Ｘは突入電流Ｉｐ＿１よりも大きくなっている。

【0091】

図６は、本開示の比較例における電源装置７００Ｘの回路構成の一例を示す図である。なお、電源装置７００Ｘにおいて電源装置７００と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0092】

電源装置７００Ｘは、第二制御部１５を備えていない。また、電源装置７００Ｘは、抵抗値切替部１３に代えて、スイッチング素子Ｑ２１のゲートと制御部７１Ｘの間に抵抗Ｒ２３Ｘ及びダイオードＤ２が設けられている。具体的には、抵抗Ｒ２３Ｘは、一端がスイッチング素子Ｑ２１のゲートに接続され、他端がダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは制御部７１Ｘに接続されている。抵抗Ｒ２１ＸはダイオードＤ２と並列接続されている。

【0093】

制御部７１Ｘは、第一制御部７１と同様、電流検知部１４が検知した電流を用いて、間欠動作モードと通常動作モードとを切り替える。

【0094】

スイッチング素子Ｑ２１がターンオンする場合、ダイオードＤ２があるため、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ２３Ｘの経路ではなく、抵抗Ｒ２１Ｘ，Ｒ２３Ｘの経路で制御部７１Ｘからゲート容量に電荷が注入される。一方、スイッチング素子Ｑ２１がターンオフする場合、ゲート容量に蓄積された電荷が抵抗Ｒ２３Ｘ及びダイオードＤ２を介して引き抜かれる。そのため、電源装置７００と同様、スイッチング素子Ｑ２１がターンオフする場合の方がターンオンする場合よりもゲート抵抗が低くされる。

【0095】

図７は、通常動作モードにおける電源装置７００Ｘの波形の一例を示す図である。図７のセクション（ａ）において、一行目はスイッチング素子Ｑ２１のドレイン電流Ｉの波形図を示し、二行目はスイッチング素子Ｑ２１のゲートに供給されるＰＷＭ信号の波形図を示している。

【0096】

図７のセクション（ｂ）において、一行目はセクション（ａ）のＰＷＭ信号の１パルスの波形の拡大図であり、二行目はセクション（ａ）のドレイン電流Ｉの１パルスの波形の拡大図である。

【0097】

通常動作モードでは、電源装置７００Ｘは電源装置７００と同様、スイッチング素子Ｑ２１及び制御部７１Ｘ間のゲート抵抗が抵抗Ｒ２３Ｘ，Ｒ２１Ｘの２つである。そのため、図７のセクション（ａ）の一行目、二行目の電源装置７００Ｘの波形図は、図４の一行目、二行目の電源装置７００の波形図と同じような波形を描いている。

【0098】

図７のセクション（ｂ）の一行目の左側では抵抗Ｒ２１Ｘが小さい場合のＰＷＭ信号の１パルス分の波形が示され、二行目の右側では抵抗Ｒ２１Ｘの抵抗値を大きくした場合のＰＷＭ信号の１パルス分の波形が示されている。

【0099】

図７のセクション（ｂ）の一行目の右側に示されるように、スイッチング素子Ｑ２１のゲートに印加されるＰＷＭ信号は、抵抗Ｒ２１Ｘの値が増大するにつれて、スイッチング素子Ｑ２１のゲート抵抗の抵抗値が増大するため、立ち上がり時の傾きが緩やかになっている。

【0100】

これに伴い、図７のセクション（ｂ）の二行目に示されるように、抵抗Ｒ２１Ｘの抵抗値が増大するにつれて、ドレイン電流Ｉの立ち上がり時に発生する突入電流Ｉｐが小さくなっている。以上より、スイッチング素子Ｑ２１のゲート抵抗を増大させると、突入電流Ｉｐが小さくできる。

【0101】

図８は、間欠動作モードにおける電源装置７００Ｘの波形の一例を示す図である。図８において、一行目はスイッチング素子Ｑ２１のドレイン電流Ｉの波形図を示し、二行目はスイッチング素子Ｑ２１のゲートに供給されるＰＷＭ信号の波形図を示している。

【0102】

図８に示されるように、間欠動作モードにおいて、電源装置７００は電源装置７００Ｘと同様、連続期間ＴＡと休止期間ＴＢとを繰り返す。

【0103】

そして、連続期間ＴＡにおいて１パルス目に発生する突入電流Ｉｐ＿１は２パルス目以降に発生する突入電流Ｉｐ＿Ｘよりも大きくなっている。これは、休止期間ＴＢの終了時点では、スイッチング素子Ｑ１１の寄生容量に大きな電荷が蓄積されており、この大きな電荷が連続期間ＴＡの１パルス目において一気に放電されるからである。

【0104】

このように電源装置７００Ｘでは、スイッチング素子Ｑ２１のターンオン時のゲート抵抗が常に抵抗Ｒ２３Ｘ，Ｒ２１Ｘの２つで構成されているため、連続期間ＴＡの１パルス目において過大な突入電流Ｉｐが発生するという問題がある。

【0105】

これに対し、電源装置７００では、図５に示されるように、連続期間ＴＡの開始時点では、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフされているため、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つで構成される。これにより、連続期間ＴＡの１パルス目では、スイッチング素子Ｑ１１がターンオンする際のスイッチング速度が遅くなり、寄生容量に蓄積されている電荷が緩やかに放電される。そのため、図５に示す突入電流Ｉｐ＿１は図８に示す突入電流Ｉｐ＿１に比べて大幅に低下する。その結果、電源装置７００は、連続期間ＴＡの１パルス目で過大な突入電流Ｉｐ＿１が発生することを防止できる。

【0106】

（実施の形態１の効果）
（１）図７のセクション（ｂ）の右図に示されるように、突入電流Ｉｐを抑制するためには、抵抗Ｒ２１Ｘの値を大きくしてスイッチング素子Ｑ１１のスイッチング速度を遅延させることも考えられる。しかしながら、これでは、通常動作モードにおいてもスイッチング素子Ｑ１１のスイッチング速度が遅くなるため、スイッチング損失が大きくなり、スイッチング素子Ｑ１１の発熱や効率の悪化を招来する。

【0107】

そこで、実施の形態１の電源装置７００では、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗の一部である抵抗Ｒ１１をバイパスするスイッチング素子Ｔｒ１１と第二制御部１５とが設けられている。これにより、間欠動作モードでは、休止期間ＴＢにおいて、スイッチング素子Ｔｒ１１のベース電圧がオン電圧を下回り、スイッチング素子Ｔｒ１１はオフ状態となる。その結果、スイッチング素子Ｑ１１のベース抵抗は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の３つとなり、休止期間ＴＢの終了後の連続期間ＴＡの開始時点におけるスイッチング素子Ｑ１１のターンオン時のスイッチング速度を遅くできる。その結果、連続期間ＴＡの開始時点において過大な突入電流Ｉｐの発生を抑制できる。

【0108】

一方、通常動作モードでは、スイッチング素子Ｔｒ１１は、第二制御部１５によりオンされるので、抵抗Ｒ１１がバイパスされ、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つで構成される。その結果、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング速度が速くなるので、スイッチング損失が向上され、スイッチング素子Ｑ１１の発熱や効率の悪化が防止され、トランスＴに振動音が発生することを防止できる。

【0109】

（２）抵抗値切替部１３は、スイッチング素子Ｑ１１のゲートに接続された抵抗Ｒ１３及びアノードが抵抗Ｒ１３に接続され、カソードが第一制御部７１に接続されたダイオードＤ２を含む第一直列回路１３Ａと、ダイオードＤ２のアノードに接続された抵抗Ｒ１２及び一端が抵抗Ｒ１２に接続され、他端が第一制御部７１に接続された第二直列回路１３Ｂとを備えている。

【0110】

そのため、スイッチング素子Ｑ１１がターンオフするときは、第二直列回路１３Ｂではなく第一直列回路１３Ａを介してスイッチング素子Ｑ１１のゲート容量から電荷が引き抜かれるので、スイッチング素子Ｑ１１のターンオフ時のスイッチング速度をターンオン時のスイッチング速度よりも速くでき、スイッチング損失の低下を図ることができる。

【0111】

（３）スイッチング素子Ｑ１１がオンすると、ドレイン電流ＩによりコンデンサーＣ２が充電され、コンデンサーＣ２の充電電圧が第一制御部７１に入力され、第一制御部７１はこの充電電圧によりドレイン電流Ｉを測定することができる。そして、コンデンサーＣ２の一端には抵抗Ｒ２１を介してツェナーダイオードＺＤのカソードが接続され、コンデンサーＣ２の他端にはツェナーダイオードＺＤのアノードが接続されている。そのため、コンデンサーＣ２の充電電圧がツェナーダイオードＺＤの降伏電圧以上になることが防止され、過大な電圧の入力により第一制御部７１の破損を防止できる。

【0112】

更に、第二制御部１５はツェナーダイオードＺＤと並列接続されているので、第二制御部１５の回路素子に過大な電圧が印加され、第二制御部１５を構成する回路素子の破損を防止できる。

【0113】

（実施の形態２）
図９は、本開示の実施の形態２における電源装置７００の回路構成の一例を示す図である。実施の形態２の電源装置７００は、第二制御部１５に代えて第一制御部７０１がスイッチング素子Ｔｒ１１のオンオフを制御することを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同じ部材には同一の符号を付して、説明を省略する。

【0114】

第一制御部７０１は、第一制御部７１と同様、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作を制御する機能及び電流検知部１４が検知した電流を用いて通常動作モードと間欠動作モードとを切り替える機能に加えて、更に、スイッチング素子Ｔｒ１１のオンオフを制御する機能を備えている。そのため、実施の形態１では、スイッチング素子Ｔｒ１１のベースは第二制御部１５のベース抵抗Ｒｂに接続されていたが、実施の形態２では、スイッチング素子Ｔｒ１１のベースはベース抵抗Ｒ３１を介して第一制御部７０１と接続されている。それ以外の構成は、実施の形態２の電源装置７００は実施の形態１の電源装置７００と同じである。

【0115】

第一制御部７０１は、連続期間ＴＡが開始されてから、スイッチング素子Ｑ１１の１回目のオン期間が終了するまで、スイッチング素子Ｔｒ１１をオンさせ、それ以外の期間、スイッチング素子Ｔｒ１１をオフさせる。

【0116】

図１０は、本開示の実施の形態２の電源装置７００における間欠動作モードの波形の一例を示す図である。図１０において、一行目はスイッチング素子Ｑ１１のドレイン電流Ｉの波形図を示し、二行目はスイッチング素子Ｑ１１のゲートに供給されるＰＷＭ信号の波形図を示している。

【0117】

図１０の二行目に示されるように、第一制御部７０１は、連続期間ＴＡの開始時点からＰＷＭ信号の１パルス目がハイレベルの期間ＴＭにおいて、スイッチング素子Ｔｒ１１をオフする。これにより、第二直列回路１３Ｂに抵抗Ｒ１１が組み込まれ、スイッチング素子Ｑ１１のターンオン時のゲート抵抗は、Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つで構成される。そのため、期間ＴＭにおいてスイッチング速度が低下され、連続期間ＴＡの開始時点でスイッチング素子Ｑ１１の寄生容量に蓄積されている電荷が緩やかに放電される。その結果、図１０の一行目に示されるように、連続期間ＴＡの１パルス目における突入電流Ｉｐ＿１が図８の一行目に示される、突入電流Ｉｐ＿１より大幅に小さくなっている。

【0118】

期間ＴＭが終了すると、第一制御部７０１は、スイッチング素子Ｔｒ１１をオンする。これにより、抵抗Ｒ１１がバイパスされ、スイッチング素子Ｑ１１のターンオン時のゲート抵抗は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つで構成され、スイッチング損失の低下が図られている。また、連続期間ＴＡの２パルス目以降では、ＰＷＭ信号がローレベルになっている期間が短いので、スイッチング素子Ｑ１１の寄生容量に蓄積される電荷量は、連続期間ＴＡの開始時ほど大きくないので、突入電流Ｉｐ＿Ｘは突入電流Ｉｐ＿１に比べて小さくなっている。そのため、スイッチング素子のゲート抵抗を抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つで構成しても、突入電流Ｉｐは抑制されている。

【0119】

以後、次の連続期間ＴＡが開始されるまで、スイッチング素子Ｔｒ１１はオンされ、スイッチング損失の低下が図られている。そして、再度、連続期間ＴＡが開始されると、期間ＴＭにおいて、スイッチング素子Ｔｒ１１がオフされ、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗が抵抗Ｒ１３，Ｒ１２，Ｒ１１の３つで構成され、連続期間ＴＡの１パルス目において過大な突入電流Ｉｐが発生することが抑制されている。

【0120】

（実施の形態２の効果）
実施の形態１の（２），（３）の効果に加えて更に下記の効果が得られる。実施の形態２の電源装置７００では、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗の一部である抵抗Ｒ１１をバイパスするスイッチング素子Ｔｒ１１が設けられている。そして、間欠動作モードにおいて、連続期間ＴＡが開始されてからスイッチング素子Ｑ１１の１回目のオン期間が終了するまで、第一制御部７１によりスイッチング素子Ｔｒ１１がオフされる。これにより、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の３つとなり、連続期間ＴＡの開始時点におけるスイッチング素子Ｑ１１のターンオン時のスイッチング速度を遅くできる。その結果、連続期間ＴＡの開始時点において過大な突入電流Ｉｐの発生を抑制できる。

【0121】

一方、通常動作モードでは、スイッチング素子Ｔｒ１１は、第一制御部７０１によりオンされるので、抵抗Ｒ１１がバイパスされ、スイッチング素子Ｑ１１のゲート抵抗は抵抗Ｒ１３，Ｒ１２の２つで構成される。その結果、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング速度が速くなるので、スイッチング損失が向上され、スイッチング素子Ｑ１１の発熱や効率の悪化が防止され、トランスＴに振動音が発生することを防止できる。

【符号の説明】

【0122】

Ｃ１，Ｃ２ コンデンサー
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダイオード
Ｉ ドレイン電流
Ｔ トランス
Ｌ１ 一次巻き線
Ｌ２ 二次巻き線
Ｑ１１，Ｔｒ１１ スイッチング素子
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２２ 抵抗
Ｒｂ，Ｒ３１ ベース抵抗
ＴＢ 休止期間
ＴＭ 期間
ＺＤ ツェナーダイオード
７Ａ 一次側回路
７Ｂ 二次側回路
１３ 抵抗値切替部
１３Ａ 第一直列回路
１３Ｂ 第二直列回路
１４ 電流検知部
１５ 第二制御部
７１ 第一制御部
７２ 検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】