專利名稱：轉(zhuǎn)換器、開關電源和圖像形成裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及被配置為轉(zhuǎn)換電壓的轉(zhuǎn)換器、包含轉(zhuǎn)換器的開關電源(switching power supply)和包含開關電源的圖像形成裝置。
背景技術：
圖9示出包含典型的開關電源的設備的框圖的例子。在圖9中，AC/DC轉(zhuǎn)換器100將來自商用電源1的交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓Voutl。電壓Voutl被供給到諸如馬達的致 動器101。電壓Voutl還被供給到DC/DC轉(zhuǎn)換器102。DC/DC轉(zhuǎn)換器102將電壓Voutl轉(zhuǎn)變 成直流電壓Vout2。電壓Vout2被供給到被配置為控制該設備的控制單元103。一般地，用于致動器101的電源電壓Voutl被設為比用于控制單元103的電源電 壓 Vout2 高。例如，一般地，當電壓 Voutl 為 DC 24. OV(Voutl = DC 24. OV)時，電壓 Vout2 被設為 DC 3. 30V(Vout2 = DC 3. 30V)，或者，當電壓 Voutl 為 DC 12. OV (Voutl = DC 12. OV) 時，電壓Vout2被設為DC 1. 80V(Vout2 = DC 1. 80V)。在下面的解釋中，將描述電壓Voutl 為 DC 24. OV (Voutl = DC 24. OV)并且電壓 Vout2 為 DC 3. 30V(Vout2 = DC 3. 30V)的例子。 這里，“AC”表示交流電壓，“DC”表示直流電壓。作為典型的開關電源，在日本專利申請公開No. 2003-266878中討論了包含AC/DC 轉(zhuǎn)換器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的電源的配置。近來，強烈希望進一步降低電子設備在待機狀態(tài)中的功耗。在包含上述日本專利 申請公開No. 2003-266878中討論的開關電源的設備中，提供正常操作模式和用于降低功 耗的節(jié)電(power saving)模式。在節(jié)電模式中，開關電源的操作狀態(tài)被改變以降低待機功 耗。以下將參照圖9和圖10來描述開關電源的操作。圖10是包含AC/DC轉(zhuǎn)換器100和DC/DC轉(zhuǎn)換器102的開關電源的電路圖，所述AC/ DC轉(zhuǎn)換器100用于將來自商用電源的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器102用 于將來自AC/DC轉(zhuǎn)換器100的直流電壓轉(zhuǎn)換成不同的直流電壓。這里，在開關電源中，AC/ DC轉(zhuǎn)換器用作第一轉(zhuǎn)換器，DC/DC轉(zhuǎn)換器用作第二轉(zhuǎn)換器。AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是第 一電壓，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是第二電壓。在本例子中，作為輸出24. OV的第一電壓和 3. 30V的第二電壓的開關電源來討論開關電源。以下，將描述開關電源的基本操作。首先，將描述用作第一轉(zhuǎn)換器的AC/DC轉(zhuǎn)換器100。商用電源1的交流電壓通過 橋式二極管2和初級(primary)平滑電容器3被整流和平滑，并作為直流電壓被輸出。該 直流電壓經(jīng)由變壓器的初級繞組(winding) IOp被供給到用作開關元件的場效應晶體管 (FET)9。包含比較器5、三角波發(fā)生器4、恒壓源6、電阻器7和光耦合器8p的脈寬調(diào)制(PWM) 電路與FET 9的柵極端子連接。從而，F(xiàn)ET 9基于反饋給光耦合器8p的輸出電壓的誤差信 息來執(zhí)行PWM開關。當執(zhí)行PWM開關時，這對于變壓器的次級繞組IOs引入脈沖電壓。該 脈沖電壓通過二極管11和次級(secondary)平滑電容器12被整流和平滑，并作為直流電 壓Voutl被輸出。電壓Voutl被供給到包含電阻器15、16和13、分路調(diào)節(jié)器14以及光耦合 器8s的誤差放大器電路。從而，F(xiàn)ET 9基于電壓Voutl的誤差信息來執(zhí)行PWM開關。利用該配置，使得電壓Voutl恒定。下面，將描述用作第二轉(zhuǎn)換器的DC/DC轉(zhuǎn)換器102。作為對于DC/DC轉(zhuǎn)換器102的 輸入電壓，AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl被供給到用作開關元件的FET 30。包含晶 體管27和28的推挽電路(push-pull circuit)經(jīng)由電阻器29與FET 30的柵極端子連接。 該推挽電路用作用于驅(qū)動FET 30的驅(qū)動單元。該推挽電路被用于通過提高FET 30的柵極 輸入電荷Qg的充電和放電的速度來提高開關的速度。PWM電路與該推挽電路連接，所述PWM 電路用作脈沖信號產(chǎn)生單元，并包含電阻器25和24、晶體管26、比較器23和22、三角波發(fā) 生器20以及恒壓源21。該PWM電路輸出用于對FET 30進行開關的脈沖信號(以下，也稱 為P麗信號)。FET 30基于PWM信號執(zhí)行PWM開關，所述PWM信號是基于反饋給比較器22 的輸出電壓的誤差信息而輸出的。利用該結(jié)構(gòu)，脈沖電壓被供給到電感器(indUCt0r)31和 二極管32。該脈沖電壓通過電感器31、二極管32和電解電容器33被直流化(commutate)， 并且作為輸出電壓Vout2被輸出。輸出電壓Vout2被電阻器34和35分割，并且被供給到 比較器22。因此，如上所述，F(xiàn)ET 30基于電壓Vout2的誤差信息來執(zhí)行PWM開關。利用該 配置，使得電壓Vout2恒定。這里，上述的PWM信號是脈寬調(diào)制信號，“PWM開關”指的是FET 的根據(jù)脈寬調(diào)制信號的時間寬度的開關操作。在圖9中，從控制單元103向AC/DC轉(zhuǎn)換器100供給節(jié)電信號(以下，稱為/PSAVE 信號)。當來自控制單元103的/PSAVE信號指示向節(jié)電模式變換時，AC/DC轉(zhuǎn)換器100的 輸出電壓被減小。然后，在DC/DC轉(zhuǎn)換器102的FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中的同時， 操作狀態(tài)被切換到節(jié)電模式以實現(xiàn)功耗的降低。這里，當一般的元件被用作FET 30時，用于使一般的FET恒定地保持在接通狀態(tài) 中的ON閾值電壓例如常常等于或大于2. 5V。當使用這種元件時，例如，如果在節(jié)電模式中 FET的柵極端子電壓低于2. 5V，那么在圖9所示的開關電源中可出現(xiàn)不一定能夠接通FET 的情況。不管FET如何，當電源電路包含一般的元件或部件時，ON閾值電壓變得低于2. 5V。 為了解決該問題，可以使用具有低的ON閾值電壓的元件。但是，由于要使用更精細的半導 體工藝來制造這種FET以改善其柵極端子的靈敏度，所以具有低的ON閾值電壓的FET會是 昂貴的。并且，當使用具有低的ON閾值電壓的昂貴的FET時，由于這種FET是在精細的工 藝中制造的，因此其漏極和源極之間的耐壓趨于為低。但是，在上述的開關電源中，正常模 式中的AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓變高，使得要使用FET的高的漏極-源極耐壓。因此，這種 具有低的ON閾值電壓的昂貴的FET不具有足夠的漏極-源極耐壓。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種轉(zhuǎn)換器包含被配置為對輸入電壓進行開關的開關 元件；被配置為驅(qū)動開關元件的驅(qū)動單元；被配置為向驅(qū)動單元供給脈沖信號的脈沖信號 產(chǎn)生單元；和被配置為不涉及驅(qū)動單元而連接開關元件和脈沖信號產(chǎn)生單元的旁路單元。 當輸入電壓被切換到較低電壓并且對輸入電壓的開關停止時，旁路單元的操作使開關元件 維持在接通狀態(tài)中。從參照附圖對示例性實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的進一步的特征和方面將變
得明顯。


包含于說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方 面，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖IA和圖IB是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的開關電源的電路框圖。圖2是示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源的操作狀態(tài)的圖。圖3A至3C是示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源的電路配置的修改的圖。圖4是示出根據(jù)第一示例性實施例的開關電源的操作狀態(tài)的圖。圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的開關電源的電路框圖。圖6是示出根據(jù)第二示例性實施例的開關電源的操作狀態(tài)的圖。圖7A和圖7B是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的開關電源的電路框圖。圖8是示出根據(jù)第三示例性實施例的開關電源的操作狀態(tài)的圖。圖9是開關電源的框圖。圖10是開關電源的電路框圖。圖11是示出開關電源的操作狀態(tài)的圖。圖12是開關電源的電路框圖。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面。在描述本發(fā)明的示例性實施例的配置之前，將參照圖9、圖10、圖11和圖12描述 本發(fā)明的背景配置中的問題。如上所述，在圖9中，當從控制單元103向AC/DC轉(zhuǎn)換器100供給節(jié)電信號(/PSAVE 信號)時，圖10所示的開關電源變換到節(jié)電模式。以下，將參照圖10描述節(jié)電模式中的操作?？刂茊卧?03供給高(H)電平的/ PSAVE信號以將設備設為正常模式，或者，供給低(L)電平的/PSAVE信號以將設備設為節(jié)電 模式。這里，/PSAVE信號被供給到AC/DC轉(zhuǎn)換器100的誤差放大器電路中的FET 18。在正 常模式中，即，當/PSAVE信號處于H電平時，F(xiàn)ET 18被接通，電阻器16和電阻器17被并聯(lián) 連接。輸出電壓Voutl被電阻器15和并聯(lián)電阻器(電阻器16//電阻器17)分割，分割的 電壓被供給到分路調(diào)節(jié)器14的基準端子。因此，當電阻器15、16和17的各電阻值由“Ra”、 “Rb”和“Re”表示并且分路調(diào)節(jié)器14的基準電壓由“Vrefl”表示時，正常模式中的輸出電 壓Voutl-N由式(1)近似地表達。
這里，“(Rb//Rc) ”是Rb和Rc的并聯(lián)電阻值，并由式(2)表達
(2) 另一方面，在節(jié)電模式中，S卩，當/PSAVE信號處于L電平時，F(xiàn)ET 18被關斷，電阻 器17被斷開連接。這里，向分路調(diào)節(jié)器14的基準端子供給的電壓是通過由電阻器15和電 阻器16分割Voutl而獲得的電壓。因此，節(jié)電模式中的輸出電壓Voutl-S由式(3)近似地 因此，節(jié)電模式中的輸出電壓Vout 1 -S變得比正常模式中的輸出電壓Vout 1 -N低?？梢砸韵嗤姆绞将@得DC/DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓Vout2。通過由電阻器34和電阻器35分割電壓Vout2而獲得的電壓被供給到誤差放大器 電路中的比較器22，并且與恒壓源21的電壓相比較。因此，當電阻器34和35的各電阻值 由“Rd”和“Re”表示并且恒壓源21的電壓由“Vref2”表示時，輸出電壓Vout2由式(4)近 似地表達。 使用以上的式子，電阻值Ra、Rb、Rc、Rd和Re被設為使得AC/DC轉(zhuǎn)換器100和DC/ DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓如由以下的式子表達的那樣被設定。這里，節(jié)電模式中的AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl-S被設為稍低于DC/DC轉(zhuǎn) 換器102的輸出電壓Vout2。在本例子中，假定電壓Voutl-S為3. 20V (Voutl-S = 3. 20V), 而電壓Vout2為3. 30V(Vout2 = 3. 30V)。但是，這是例子之一，可以在控制單元103的操作 電源電壓的范圍內(nèi)適當?shù)剡x擇輸出電壓Voutl-S的設定值。 基于以上的設置，將參照圖11描述用于從正常模式切換到節(jié)電模式的操作。在圖11中，在時間tO之前，控制單元103通過供給H電平的/PSAVE信號將設備 設為正常模式。因此，AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl-N為24. OV (Voutl-N = 24. OV)， DC/DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓Vout2為3. 30V (Vout2 = 3. 30V)。PWM脈沖被供給到FET30的 柵極端子，F(xiàn)ET 30根據(jù)PWM脈沖執(zhí)行開關操作。在時間tO上，控制單元103供給L電平的 /PSAVE信號，以將設備的模式變換成節(jié)電模式。然后，AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl 開始降低，并在時間t2之后變?yōu)?. 20V。在該過程中，描述將著眼于DC/DC轉(zhuǎn)換器102的操作。在AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸 出電壓等于或大于3. 30V的范圍中，PWM脈沖被供給到FET 30的柵極端子，F(xiàn)ET 30執(zhí)行開 關。利用該配置，使得DC/DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓恒定于3. 30V。在時間tl之后，當AC/ DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓變得低于3. 30V時，DC/DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓不能保持在作 為控制目標的3. 30V上，使得FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中。換句話說，F(xiàn)ET 30不執(zhí)行 開關，并且停留在維持接通狀態(tài)的導通狀態(tài)中。利用該結(jié)構(gòu)，DC/DC轉(zhuǎn)換器102的輸出電壓 變得近似等于AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓，并在時間t2之后變?yōu)?. 20V。如上所述，在節(jié)電模式中，使得AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓等于或小于DC/DC轉(zhuǎn)換器102的控制目標電壓，以使DC/DC轉(zhuǎn)換器102的FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中。由 此，可以獲得以下的降低功耗的效果。首先，當使得AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl較 低時，致動器101中的功耗減小。此外，當由FET 30執(zhí)行的開關停止時，防止了開關損耗。能夠在這種節(jié)電模式中降低AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓并且將DC/DC轉(zhuǎn)換器102的FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中的配置具有以下的問題。如圖11中的FET 30的柵極端子電壓的波形所示，當FET 30恒定地處于接通狀態(tài)中時，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓Vgs變得比AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl-S小 Vce+Vbe 的量。如圖12所示，“Vce”是晶體管26的發(fā)射極_集電極電壓，“Vbe”是晶體管28的基 極-發(fā)射極電壓。并且，Vgs由式(8)近似地表達。
Vgs =Kun-S'^^e)(8)在上述的例子中，電壓Voutl-S為3. 20V (Voutl-S = 3. 20V)。此外，在一般的晶體 管中，電壓Vce約為0. 4V(Vce = 0. 4V)，電壓Vbe約為0. 7V(Vbe = 0. 7V)，使得它可被表達 為Vgs = 3. 20V-(0. 4V+0. 7V) = 2. IV。另外，具有ON閾值電壓Vgs-on的FET 一般是具有 4. OV或者至少等于或大于2. 5V的電壓的元件。在電壓Vgs為2. IV(Vgs = 2. IV)的本例 子中，當使用具有2. 5V的電壓Vgs-on的FET時，F(xiàn)ET不能被可靠地接通。為了可靠地接通 FET，例如，可以使用具有較低的ON閾值電壓的FET或者具有1. 5V的ON閾值電壓Vgs-on 的FET。但是，由于具有低的ON閾值電壓的FET是在較精細的半導體工藝中制造的以改善 其柵極靈敏度，因此，這種FET是昂貴的。因此，難以可靠地接通具有不昂貴的電路配置的 FET。此外，由于具有較低的ON閾值電壓的FET是在精細的工藝中制成的，因此這種FET 趨于具有較低的漏極_源極耐壓Vdss。但是，在本例子中，由于AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 Voutl-N在正常模式中變高，因此要使用具有高的漏極-源極耐壓Vdss的FET 30。因此，當 使用具有低的ON閾值電壓的FET時，電壓Vdss不是足夠的。具體而言，在假定的例子中， 由于電壓Voutl-N為24. OV (Voutl-N = 24. 0V)，因此，要使用具有30V或40V的電壓Vdss 的FET。但是，一般地，具有1. 5V的ON閾值電壓Vgs-on的FET是不適用的，因為電壓Vdss 約為IOV至20V。下面，為了解決以上的問題，將基于以下的示例性實施例描述本發(fā)明的示例性實 施例的示例配置。首先，將描述本發(fā)明的第一示例性實施例。這里，相同的附圖標記被用于表示與以 上的例子中類似的配置，并且，將不重復對它們的描述。圖IA示出根據(jù)第一示例性實施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置。除了圖10中的上 述DC/DC轉(zhuǎn)換器102之外，本示例性實施例還具有如下的配置在FET 30的柵極端子和晶 體管26的集電極端子之間，設置旁路電阻器40。旁路電阻器40用作被配置為對FET的輸 入電容進行充電的旁路單元。在本示例性實施例的配置中，當在節(jié)電模式期間AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓降 低并且DC/DC轉(zhuǎn)換器102的 Τ 30恒定地保持在接通狀態(tài)中時，如圖2中FET 30的柵極 端子電壓的波形所示，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓Vgs在時間tl變得比AC/DC轉(zhuǎn)換器100的 輸出電壓Voutl-S小Vce+Vbe的量。如圖IA所示，“Vce”表示晶體管26的發(fā)射極-集電極電壓，“Vbe”表示晶體管28的基極-發(fā)射極電壓。從而，電壓“Vgs”由式(9)近似地表達。
(9)之后，如圖IB所示，將經(jīng)由旁路電阻器40對FET 30的輸入電容進行充電。當FET 30的輸入電容由“Ciss”表示并且旁路電阻器40的電阻值由“Rv”表示時，以Ciss和Rv的 時間常數(shù)對FET 30的輸入電容進行充電，并且，晶體管28的基極-發(fā)射極電壓Vbe變成近 似為0V。因此，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓由式(10)表達。
(10)如上所述，當在FET 30的柵極端子和晶體管26的集電極端子之間添加旁路電阻 器40時，可使得在晶體管28的基極和發(fā)射極之間施加的電壓近似為0V，從而FET 30的柵 極-源極電壓可被增大。在以上的例子中，電壓Voutl-S為3. 20V。此外，由于典型的晶體 管具有約0. 4V的電壓Vce，因此它可被表達為Vgs = 3. 20V-0. 4V = 2. 8V。FET的ON閾值 電壓Vgs-on—般為4. OV或2. 5V。在電壓Vgs為2. 8V(Vgs = 2. 8V)的本例子中，當使用具 有2. 5V的電壓Vgs-on的FET時，F(xiàn)ET可被可靠地接通。如圖3A所示，通過在FET 30的柵極端子和接地(GND)端子之間添加旁路電阻器 40，可獲得類似的效果。如圖4中FET 30的柵極端子電壓的波形所示，F(xiàn)ET 30的柵極-源 極電壓Vgs在時間tl變得比AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Voutl-S小Vce+Vbe的量。如 圖3A所示，“Vce”表示晶體管26的發(fā)射極_集電極電壓，“Vbe”表示晶體管28的基極-發(fā) 射極電壓。因此，電壓Vgs由式(11)近似地表達。
(H)之后，如圖3B所示，將經(jīng)由旁路電阻器40對FET 30的輸入電容進行充電。當FET 30的輸入電容由“Ciss”表示并且旁路電阻器40的電阻值由“Rv”表示時，以Ciss和Rv 的時間常數(shù)對FET 30的輸入電容進行充電，并且，晶體管26的發(fā)射極-集電極電壓Vce和 晶體管28的基極-發(fā)射極電壓Vbe變成近似為0V。因此，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓由式
(12)表達。Vgs = Voutl_s(12)如上所述，當在FET 30的柵極端子和GND端子之間添加旁路電阻器40時，F(xiàn)ET 30 的柵極-源極電壓可被增大。但是，當在FET 30的柵極端子和GND端子之間添加旁路電阻 器40時，應注意以下的幾點。如圖3C所示，電阻器25和晶體管27表觀上等價于由電阻值“Rp/hfe”表示的電 阻。這里，“Rp”表示電阻器25的電阻值，“hfe”表示晶體管27的電流放大率。因此，如圖 4所示，當在正常模式中關斷FET 30時，可保留作為FET 30的柵極-源極電壓Vgs‘的式
(13)所表達的電壓。但是，電阻器29的電阻值被假定為充分小于Rv和Rp/hfe。
(13) 因此，當式(13)中的電壓Vgs'變得比FET 30的OFF閾值電壓Vgs_off大時，不 允許關斷FET 30。因此，應小心地設定電阻值Rv和Rp。換句話說，要基于式(13)來設定 值Rv和Rp，以使得電壓Vgs'變得比電壓Vgs-off低(Vgs' < Vgs-off)。這里，在圖IA所示的例子中，由于不保留FET 30的電壓Vgs，因此，可以不考慮殘留電壓而可靠地關斷FET 30。因此，通過使用通用元件的不昂貴的電路配置，可以在節(jié)電模式中可靠地接通 FET。下面，將描述本發(fā)明的第二示例性實施例。這里，相同的附圖標記被用于表示與以 上的例子中類似的配置，并且，將不重復對它們的描述。圖5A示出根據(jù)第二示例性實施例的電路配置。該電路配置代表這樣的電路其 中，設置二極管41，作為第一示例性實施例中圖IA中的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的晶體管28的替 代。在推挽電路中，NPN晶體管27提高關斷FET 30的速度，PNP晶體管26提高接通FET 30 的速度。當接通FET 30的速度不被提高時，可以用如根據(jù)本示例性實施例的圖5A中所示 的二極管41代替圖IA中的晶體管28。根據(jù)本示例性實施例的配置，當在節(jié)電模式期間AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓被 降低并且DC/DC轉(zhuǎn)換器102的FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中時，如圖6中FET 30的柵 極端子電壓的波形所示，F(xiàn)ET30的柵極-源極電壓Vgs在時間tl變得比AC/DC轉(zhuǎn)換器100 的輸出電壓Voutl-S小Vce+Vf的量。如圖5A所示，“Vce”表示晶體管26的發(fā)射極-集電極電壓，"Vf"表示二極管41 的正向電壓。因此，電壓Vgs可由式(14)近似地表達。
_6] Vgs =Kua-S-k +^f}(14)之后，如圖5B所示，將經(jīng)由旁路電阻器40對FET 30的輸入電容進行充電。當FET 30的輸入電容由“Ciss”表示并且旁路電阻器40的電阻值由“Rv”表示時，以Ciss和Rv的 時間常數(shù)對FET 30的輸入電容進行充電，二極管41的正向電壓Vf變成近似為0V。因此，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓由式(15)表達。如上所述，由于在FET 30的柵極端子和晶體管26的集電極端子之間添加旁路電 阻器40，因此可使得在二極管41的陽極和陰極之間施加的電壓近似為0V，并且FET 30的 柵極-源極電壓可被增大。在上述的配置中，電壓Voutl-S為3. 20V。此外，由于一般的晶體管具有約0. 4V的 電壓Vce，因此它可被表達為Vgs = 3. 20V-0. 4V = 2. 8V。FET的ON閾值電壓Vgs-οη —般 為4. OV或2. 5V。在電壓Vgs為2. 8V(Vgs = 2. 8V)的本例子中，當使用具有2. 5V的電壓 Vgs-on的FET時，F(xiàn)ET可被可靠地接通。因此，可以利用包含通用元件的不昂貴的電路配置，在節(jié)電模式期間可靠地接通 FET。下面，將描述本發(fā)明的第三示例性實施例。這里，相同的附圖標記被用于表示與以 上的例子中類似的配置，并且，將不重復對它們的描述。圖7A示出本示例性實施例的電路配置。該電路配置包含二極管42，作為圖IA所 示的第一示例性實施例中的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的晶體管27的替代。在圖IA所示的推挽電路 中，NPN晶體管27提高關斷FET 30的速度，PNP晶體管28提高接通FET 30的速度。當關 斷FET30的速度不被提高時，可以用如圖7A所示的二極管42代替圖IA中的晶體管27。
在本示例性實施例的配置中，當在節(jié)電模式期間AC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓被 降低并且DC/DC轉(zhuǎn)換器102的FET 30恒定地保持在接通狀態(tài)中時，如圖8中FET 30的柵 極端子電壓的波形所示，F(xiàn)ET30的柵極-源極電壓Vgs在時間tl比AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓Voutl-S小Vce+Vbe的量。如圖7A所示，“Vce”表示晶體管26的發(fā)射極-集電極電壓， “Vbe”表示晶體管28的基極-發(fā)射極電壓。因此，電壓Vgs可由式(16)近似地表達。 之后，如圖7B所示，將經(jīng)由旁路電阻器40對FET 30的輸入電容進行充電。當FET 30的輸入電容由“Ciss”表示并且旁路電阻器40的電阻值由“Rv”表示時，以Ciss和Rv的 時間常數(shù)對FET 30的輸入電容進行充電，并且，晶體管28的基極-發(fā)射極電壓Vbe變成近 似為0V。因此，F(xiàn)ET 30的柵極-源極電壓Vgs由式(17)表達。
(17)如上所述，當在FET 30的柵極端子和晶體管26的集電極端子之間添加旁路電阻 器40時，可使得在晶體管28的基極和發(fā)射極之間施加的電壓近似為0V，并且，F(xiàn)ET 30的柵 極-源極電壓被增大。在背景技術中描述的例子中，電壓Voutl-S為3. 20V。并且，由于一般的晶體管具 有0. 4V的電壓Vce，因此它可被表達為Vgs = 3. 20V-0. 4V = 2. 8V。FET的ON閾值電壓 Vgs-on—般為4. OV或2. 5V。在電壓Vgs為2. 8V(Vgs = 2. 8V)的本例子中，當使用具有 2. 5V的電壓Vgs-on的FET時，F(xiàn)ET可被可靠地接通。以上第一至第三示例性實施例中描述的具有DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關電源例如可被 應用于在記錄材料上形成圖像的圖像形成裝置。圖像形成裝置的例子包括復印原稿的復印 機、和響應于來自計算機的指令而操作的打印機(諸如激光束打印機或噴墨打印機)。例如，來自上述第一至第三示例性實施例中的AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(Voutl) 被供給到用作圖像形成裝置的圖像形成驅(qū)動單元的驅(qū)動馬達，來自DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓(Vout2)被供給到包含CPU的控制單元。這里，圖像形成裝置的驅(qū)動馬達的例子包含用 于傳輸記錄片材的傳輸輥的驅(qū)動馬達、和驅(qū)動圖像形成驅(qū)動單元的馬達。除了用于形成圖像的操作模式以外，這種圖像形成裝置還具有用于在不執(zhí)行圖像 形成時的待機狀態(tài)期間降低功耗的節(jié)電模式。在節(jié)電模式中，可以通過關斷向驅(qū)動馬達供 給的電力，如上所述的那樣使開關電源變換到節(jié)電模式。換句話說，開關電源變換到僅向控 制單元供電的狀態(tài)。由此，在圖像形成裝置的節(jié)電模式中，可以利用具有不昂貴的配置的開 關電源，可靠地執(zhí)行節(jié)電模式中的操作。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但要理解，本發(fā)明不限于所公開的示例 性實施例。隨附的權(quán)利要求的范圍應被賦予最寬的解釋，以包含所有的修改、等同的結(jié)構(gòu)和 功能。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)換器，包含開關元件，被配置為對輸入電壓進行開關；驅(qū)動單元，被配置為驅(qū)動所述開關元件；脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為向所述驅(qū)動單元供給脈沖信號；和旁路單元，被配置為不經(jīng)由所述驅(qū)動單元而連接所述開關元件和所述脈沖信號產(chǎn)生單元，其中，當所述輸入電壓被切換到較低電壓并且對所述輸入電壓的開關停止時，所述旁路單元的操作使所述開關元件維持在接通狀態(tài)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中，所述開關元件包含場效應晶體管，并且其中，所述旁路單元包含被配置為不經(jīng)由所述驅(qū)動單元而連接所述場效應晶體管的柵 極端子和所述脈沖信號產(chǎn)生單元的元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)換器，其中，所述驅(qū)動單元包含含有NPN晶體管和二極管 的電路、或者含有PNP晶體管和二極管的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)換器，其中，所述驅(qū)動單元包含作為NPN晶體管和PNP晶體 管的組合的推挽電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)換器，其中，所述旁路單元包含電阻器。
6.一種電源，包括第一轉(zhuǎn)換器，被配置為對電壓進行轉(zhuǎn)換以輸出第一電壓；和第二轉(zhuǎn)換器，被配置為對第一電壓進行轉(zhuǎn)換以輸出第二電壓，其中，第二轉(zhuǎn)換器包含開關元件，被配置為對第一電壓進行開關；驅(qū)動單元，被配置為驅(qū)動所述開關元件；脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為向所述驅(qū)動單元供給脈沖信號；和旁路單元，被配置為不經(jīng)由所述驅(qū)動單元而連接所述開關元件和所述脈沖信號產(chǎn)生單元，其中，當?shù)谝浑妷罕磺袚Q成較低電壓并且對第一電壓的開關停止以變換到節(jié)電模式 時，第二轉(zhuǎn)換器的所述旁路單元的操作使所述開關元件維持在接通狀態(tài)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電源，其中，所述開關元件包含場效應晶體管，并且其中，所述旁路單元包含被配置為不經(jīng)由所述驅(qū)動單元而連接所述場效應晶體管的柵 極端子和所述脈沖信號產(chǎn)生單元的元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的電源，其中，所述驅(qū)動單元包含含有NPN晶體管和二極管的 電路、或者含有PNP晶體管和二極管的電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的電源，其中，所述驅(qū)動單元包含作為NPN晶體管和PNP晶體管 的組合的推挽電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7的電源，其中，所述旁路單元包含電阻器。
11.一種圖像形成裝置，所述圖像形成裝置被配置為在記錄材料上形成圖像，所述圖像 形成裝置包含圖像形成驅(qū)動單元；控制單元，被配置為控制所述圖像形成驅(qū)動單元；和電源，被配置為向所述圖像形成驅(qū)動單元和所述控制單元供給電壓， 其中，所述電源包含第一轉(zhuǎn)換器，被配置為對電壓進行轉(zhuǎn)換以輸出第一電壓；和第二轉(zhuǎn)換器，被配置為對第一電壓進行轉(zhuǎn)換以輸出第二電壓，其中，第二轉(zhuǎn)換器包含開關元件，被配置為對第一電壓進行開關；驅(qū)動單元，被配置為驅(qū)動所述開關元件；脈沖信號產(chǎn)生單元，被配置為向所述驅(qū)動單元供給脈沖信號；和旁路單元，被配置為不經(jīng)由所述驅(qū)動單元而連接所述開關元件和所述脈沖信號產(chǎn)生單元，其中，第一電壓被供給到所述圖像形成驅(qū)動單元，第二電壓被供給到所述控制單元，并且其中，當響應于來自所述控制單元的指令而將第一電壓切換到較低電壓并且對第一電壓的開關停止以變換到節(jié)電模式時，第二轉(zhuǎn)換器的所述旁路單元的操作使所述開關元件維 持在接通狀態(tài)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換器、開關電源和圖像形成裝置。所述轉(zhuǎn)換器包含被配置為對輸入電壓進行開關的開關元件；被配置為驅(qū)動開關元件的驅(qū)動單元；被配置為向驅(qū)動單元供給脈沖信號的脈沖信號產(chǎn)生單元；和被配置為不涉及驅(qū)動單元而連接開關元件和脈沖信號產(chǎn)生單元的旁路單元。當輸入電壓被切換到較低電壓并且對輸入電壓的開關停止時，旁路單元的操作使開關元件維持在接通狀態(tài)中。
文檔編號H02M3/155GK101847930SQ201010150768
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者松本真一郎 申請人:佳能株式會社