【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式のプリンタや複写機等の画像形成装置における高圧電
源装置などとして利用可能な電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply which can be used as a high-voltage power supply in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or copier.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば電子写真方式のプリンタや複写機
等の高圧電源は感光体回りの負荷に対して規定電圧若し
くは規定電流を与えるために用いられており、その負荷
の機能としては概ね、帯電、現像、転写、剥離、清掃等
の機能がある。また、各負荷に出力を供給するタイミン
グや出力電位の情報は例えばプロセスコントロールを行
う制御基板から高圧電源へ送られ、高圧電源は当該情報
に従って出力を行う。2. Description of the Related Art For example, a high-voltage power supply such as an electrophotographic printer or a copying machine is used to apply a specified voltage or a specified current to a load around a photoreceptor. , Development, transfer, peeling, cleaning, etc. Further, information on the timing of supplying an output to each load and output potential is sent from, for example, a control board that performs process control to a high-voltage power supply, and the high-voltage power supply performs output in accordance with the information.
【０００３】このため、制御基板から高圧電源へ送る出
力電位情報を変化させることにより高圧電源の出力値を
変更することが可能であり、これにより、高圧電源はプ
ロセス要求に対して所望の出力を負荷へ供給する。ま
た、今日では、高圧電源に要求される出力可変な範囲と
しては、カラーや画質等の高精度化及び高機能化を背景
に広範囲となっており、例えば１０倍程度の出力可変領
域を有している。なお、具体例としては、ドラム回りの
負荷（帯電用や現像用や転写用）に与える出力値（直流
や交流）を印刷濃度等に応じて変化させるような場合
に、広範囲（例えば転写に関しては５００Ｖ〜４ｋＶな
ど）の出力可変が必要となる。[0003] Therefore, it is possible to change the output value of the high-voltage power supply by changing the output potential information sent from the control board to the high-voltage power supply. Supply to load. Also, today, the variable output range required for a high-voltage power supply is wide in the background of high accuracy and high functionality such as color and image quality, and has, for example, about 10 times the variable output area. ing. As a specific example, when the output value (DC or AC) applied to the load (for charging, developing, or transferring) around the drum is changed in accordance with the print density or the like, a wide range (for example, for transferring, (For example, 500 V to 4 kV).
【０００４】上記した高圧電源出力の制御方法として
は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（A
pplication Specific Integrated Circuit）等により演
算制御されるデジタル制御と、演算増幅器（ＯＰ Ａｍ
ｐ）等により制御されるアナログ制御とに大別される。
また、制御すべき出力値の演算方法としては、例えば高
圧電源からの出力状態量を検出手段により検出した検出
値と前記可変出力に対応した目標値とを比較した結果に
基づいて、後述するスイッチング手段に与えるべきパル
ス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号のデ
ューティ（Ｄｕｔｙ）の値を制御する方法が用いられて
いる。As a method of controlling the output of the high-voltage power supply, a CPU (Central Processing Unit) or an ASIC (A
digital control, which is arithmetically controlled by a pplication specific integrated circuit, etc., and an operational amplifier (OP Am
It is roughly classified into analog control controlled by p) and the like.
In addition, as a method of calculating an output value to be controlled, for example, a switching method described later is performed based on a result of comparing a detection value obtained by detecting an output state quantity from a high-voltage power supply with a detection unit with a target value corresponding to the variable output. A method of controlling a value of a duty (Duty) of a pulse width modulation (PWM) signal to be given to the means is used.
【０００５】具体的に、図１３（ａ）には、デジタル制
御方式を用いた電源装置の構成例を示してある。この電
源装置では、トランス（例えば昇圧トランス）８１の１
次巻線の一端に直流電源８２が接続されており、当該１
次巻線の他端に接続されたスイッチ素子（スイッチング
手段）８３が主制御部８７からのＰＷＭ信号に従ってオ
ンオフを繰り返すことにより、トランス８１の２次巻線
に当該ＰＷＭ信号のデューティ値に応じた出力が発生す
る。More specifically, FIG. 13A shows a configuration example of a power supply device using a digital control method. In this power supply device, one of the transformers (for example, a step-up transformer) 81
A DC power supply 82 is connected to one end of the next winding.
The switching element (switching means) 83 connected to the other end of the next winding repeatedly turns on and off in accordance with the PWM signal from the main control unit 87, so that the secondary winding of the transformer 81 responds to the duty value of the PWM signal. Output occurs.
【０００６】つまり、スイッチ素子８３は例えばトラン
ジスタから構成されており、当該スイッチ素子８３がオ
ン状態のときに直流電源８２からの電力がトランス８１
に蓄えられて、当該スイッチ素子８３がオフ状態になっ
たときに蓄えられた電力が２次巻線から出力される。そ
して、２次巻線からの出力の大きさは、上記したＰＷＭ
信号のデューティ値に依存し、当該デューティ値が大き
くなるに従って２次巻線からの出力が大きくなる。That is, the switch element 83 is formed of, for example, a transistor, and when the switch element 83 is on, the power from the DC power supply 82 is supplied to the transformer 81.
And the power stored when the switch element 83 is turned off is output from the secondary winding. The magnitude of the output from the secondary winding is equal to the above-described PWM.
Depending on the duty value of the signal, the output from the secondary winding increases as the duty value increases.
【０００７】なお、デューティ値は、例えばオン状態の
周期（１つのオン状態の時間幅と１つのオフ状態の時間
幅とを加えたもの）をＴとするとともに１周期（Ｔ）内
におけるオン状態の時間幅をｔとすると、ｔ／Ｔで表さ
れる。また、デジタル制御が用いられる場合には、通
常、デューティ値を変化させることが可能な最小量（前
記オン状態の最小可変幅）が小さいほど制御の精度が向
上する。The duty value is, for example, the cycle of the ON state (the sum of the time width of one ON state and the time width of one OFF state) as T and the ON state within one cycle (T). Is represented by t / T, where t is the time width of. In the case where digital control is used, the accuracy of control is generally improved as the minimum amount by which the duty value can be changed (the minimum variable width in the ON state) is smaller.
【０００８】トランス８１の２次巻線からの出力は整流
平滑回路８４により整流及び平滑された後に負荷９２へ
供給される。また、電圧検出回路（検出手段）８５では
負荷９２に供給される電圧値に対応した電圧値（例えば
１／１０００の値など）Ｖｍｏｎを検出して主制御部８
７へ送り、同様に、電流検出回路（検出手段）８６では
負荷９２に供給される電流値に対応した電流値Ｉｍｏｎ
を検出して主制御部８７へ送る。The output from the secondary winding of the transformer 81 is supplied to a load 92 after being rectified and smoothed by a rectifying / smoothing circuit 84. Further, the voltage detection circuit (detection means) 85 detects a voltage value (for example, a value of 1/1000) Vmon corresponding to the voltage value supplied to the load 92, and
7, and the current detection circuit (detection means) 86 similarly outputs a current value Imon corresponding to the current value supplied to the load 92.
And sends it to the main control unit 87.
【０００９】主制御部８７では、Ａ／Ｄ変換器８８が上
記した検出電圧値Ｖｍｏｎ及び検出電流値Ｉｍｏｎをデ
ジタル化してＣＰＵ８９へ出力し、当該ＣＰＵ８９の演
算器９０がこれらの検出値Ｖｍｏｎ、Ｉｍｏｎと所望の
目標値とを比較して、これらの検出値Ｖｍｏｎ、Ｉｍｏ
ｎが目標値に一致するように、パルス発振器９１からス
イッチ素子８３へ発振するＰＷＭ信号のデューティの値
を制御する。このようなフィードバック制御により、目
標値に制御される電圧値や電流値が負荷９２に対して供
給される。In the main controller 87, the A / D converter 88 digitizes the detected voltage value Vmon and the detected current value Imon and outputs them to the CPU 89, and the calculator 90 of the CPU 89 causes the detected values Vmon and Imon to be output. And the desired target value, and these detected values Vmon, Imo
The duty value of the PWM signal oscillating from the pulse oscillator 91 to the switch element 83 is controlled so that n matches the target value. By such feedback control, a voltage value or a current value controlled to the target value is supplied to the load 92.
【００１０】また、図１３（ｂ）には、アナログ制御方
式を用いた電源装置の構成例を示してある。この電源装
置では、アナログ制御が行われるが、例えばトランス１
０１や直流電源１０２やスイッチ素子１０３や整流平滑
回路１０４や電圧検出回路１０５や電流検出回路１０６
の動作については上記したデジタル制御の場合と同様で
ある。この電源装置では、制御回路１０７がスイッチ素
子１０３へＰＷＭ信号を出力しており、この制御回路１
０７は例えばＤ／Ａ変換回路１０９やオン／オフ判定回
路１１０を介して主制御部１０８から送られてくる指示
に従ってＰＷＭ信号のデューティ値の変更等を行う。そ
して、デジタル制御の場合と同様に、目標値にフィード
バック制御される電圧値や電流値が負荷１１１に対して
供給される。FIG. 13B shows a configuration example of a power supply device using an analog control method. In this power supply device, analog control is performed.
01, DC power supply 102, switch element 103, rectifying / smoothing circuit 104, voltage detection circuit 105, current detection circuit 106
Is the same as in the case of the digital control described above. In this power supply device, the control circuit 107 outputs a PWM signal to the switch element 103.
07 changes the duty value of the PWM signal in accordance with an instruction sent from the main control unit 108 via, for example, the D / A conversion circuit 109 or the on / off determination circuit 110. Then, similarly to the case of the digital control, a voltage value or a current value that is feedback-controlled to the target value is supplied to the load 111.
【００１１】なお、負荷に供給する出力値を広範囲で可
変することが可能な従来の電源装置の例を紹介してお
く。例えば特公平５−４６５４７号公報に記載された静
電記録装置のコロナ放電装置では、ワイヤーより派生す
るグリッド電圧の制御を高圧トランジスタのベース電流
を制御することにより実現している。このような構成を
用いてトランスの２次巻線側を実現することが可能であ
るが、１次巻線側において広範囲のＭＡＸ電位で制御を
行う必要がある。An example of a conventional power supply device capable of varying the output value supplied to a load in a wide range will be introduced. For example, in a corona discharge device of an electrostatic recording device described in Japanese Patent Publication No. 5-46547, control of a grid voltage derived from a wire is realized by controlling a base current of a high-voltage transistor. Although it is possible to realize the secondary winding side of the transformer by using such a configuration, it is necessary to control the primary winding side with a wide range of MAX potential.
【００１２】図１４には、シャントレギュレータ（Ｓｈ
ｕｎｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）方式を用いた電源装置の
構成例を示してある。この電源装置では、トランス１２
１の１次巻線の一端に電圧Ｖｉｎが印加されるとともに
他端にスイッチング素子１２２が接続されており、当該
スイッチング素子１２２は接地されている。また、トラ
ンス１２１の２次巻線の一端にはダイオード１２９のア
ノード端子が接続されており、当該ダイオード１２９の
カソード端子はコンデンサ１３０の一端及び抵抗１２８
の一端及び抵抗１３１の一端と接続されている。また、
トランス１２１の２次巻線の他端はコンデンサ１３０の
他端と接続されて接地されており、抵抗１３１の他端は
接地されている。FIG. 14 shows a shunt regulator (Sh
1 shows an example of the configuration of a power supply device using an un-regulator method. In this power supply, the transformer 12
The voltage Vin is applied to one end of the first primary winding and the switching element 122 is connected to the other end, and the switching element 122 is grounded. An anode terminal of a diode 129 is connected to one end of a secondary winding of the transformer 121, and a cathode terminal of the diode 129 is connected to one end of a capacitor 130 and a resistor 128.
And one end of the resistor 131. Also,
The other end of the secondary winding of the transformer 121 is connected to the other end of the capacitor 130 and is grounded, and the other end of the resistor 131 is grounded.
【００１３】また、抵抗１２８の他端には検出器１２３
の入力端及びトランジスタ１２６のコレクタ端子及び抵
抗１２７の一端が接続されており、トランジスタ１２６
のエミッタ端子は接地されている。また、検出器１２３
の出力端及びリモートコントローラ１２４の出力端が制
御器１２５の入力端と接続されており、当該制御器１２
５の出力端がトランジスタ１２６のベース端子と接続さ
れている。A detector 123 is connected to the other end of the resistor 128.
The input terminal of the transistor 126 is connected to the collector terminal of the transistor 126 and one end of the resistor 127.
Are grounded. In addition, the detector 123
And the output terminal of the remote controller 124 are connected to the input terminal of the controller 125.
5 is connected to the base terminal of the transistor 126.
【００１４】この電源装置では、スイッチング素子１２
２が接続されたトランス１２１の１次巻線に常に可変範
囲の最大値に相当する電圧（例えば１ｋＶの電圧）Ｖｉ
ｎを供給するとともに、トランジスタ１２６を流れる電
流を制御して余分な電圧を捨てることにより、抵抗１２
７を介して負荷へ供給される電圧値を目標値に制御す
る。In this power supply device, the switching element 12
The voltage (for example, a voltage of 1 kV) Vi corresponding to the maximum value of the variable range is always applied to the primary winding of the transformer 121 to which the power supply 2 is connected.
n and controlling the current through transistor 126 to discard excess voltage,
The voltage supplied to the load via the control unit 7 is controlled to a target value.
【００１５】また、上記したトランジスタ１２６は、前
記抵抗１２７の前段に接続された検出器１２３により検
出される電圧値及びリモートコントローラ１２４からの
指示に基づいて、制御器１２５によりフィードバック制
御される。しかしながら、このような電源装置では、例
えば広範囲でリニアな出力特性が得られるものの、常に
整流回路後での電圧が最大値に相当する電圧（ＭＡＸ電
圧）以上に出力する必要があるため、効率が悪く、低出
力時には特に大きな電力を無駄にしてしまうといった問
題があった。また、大きな電圧に対する耐圧特性を有し
たトランジスタ１２６を用いる必要があり、当該トラン
ジスタ１２６を複数のトランジスタを並べて構成する場
合も生じるといった問題もあった。The above-mentioned transistor 126 is feedback-controlled by a controller 125 based on a voltage value detected by a detector 123 connected in front of the resistor 127 and an instruction from a remote controller 124. However, in such a power supply device, for example, although linear output characteristics can be obtained over a wide range, the voltage after the rectifier circuit must always be output to a voltage (MAX voltage) equal to or higher than the maximum value, so that the efficiency is low. At the time of low output, there is a problem that particularly large power is wasted. Further, it is necessary to use the transistor 126 having a withstand voltage characteristic with respect to a large voltage, and there is a problem that the transistor 126 may be formed by arranging a plurality of transistors.
【００１６】なお、本明細書の図面中では、上記図１４
中に“Ｋ１”で示した記号により抵抗を表し、“Ｋ２”
で示した記号により接地を表し、“Ｋ３”で示した記号
によりトランジスタを表し、“Ｋ４”で示した記号によ
りダイオードを表し、“Ｋ５”で示した記号によりコン
デンサを表すこととし、同じ記号は同じ回路素子（但
し、抵抗値等といった回路定数等は同じでなくともよ
い）を表すものとする。In the drawings of this specification, FIG.
The resistance is represented by the symbol indicated by “K1”, and “K2”
The symbol denoted by represents the ground, the symbol denoted by "K3" denotes the transistor, the symbol denoted by "K4" denotes the diode, and the symbol denoted by "K5" denotes the capacitor. It represents the same circuit element (however, circuit constants such as resistance values may not be the same).
【００１７】また、図１５には、例えば特開平５−２６
０７２７号公報に記載された高圧電源装置のように入力
電圧制御方式を用いた電源装置の構成例を示してある。
この電源装置では、リモートコントローラ１４３の出力
端が制御部１４４の入力端に接続されており、当該制御
部１４４の出力端が可変電源１４５の制御端子と接続さ
れている。また、トランス１４１の１次巻線の一端に可
変電源１４５の一端が接続されており、当該可変電源１
４５の他端は接地されている。また、トランス１４１の
１次巻線の他端にはスイッチング素子１４２が接続され
ており、当該スイッチング素子１４２は接地されてい
る。FIG. 15 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-26.
An example of the configuration of a power supply device using an input voltage control method, such as a high-voltage power supply device described in Japanese Patent No. 0727, is shown.
In this power supply device, the output terminal of the remote controller 143 is connected to the input terminal of the control unit 144, and the output terminal of the control unit 144 is connected to the control terminal of the variable power supply 145. One end of a variable power supply 145 is connected to one end of the primary winding of the transformer 141.
The other end of 45 is grounded. A switching element 142 is connected to the other end of the primary winding of the transformer 141, and the switching element 142 is grounded.
【００１８】また、トランス１４１の２次巻線の一端に
はダイオード１４６のアノード端子が接続されており、
当該ダイオード１４６のカソード端子はコンデンサ１４
７の一端及び抵抗１４８の一端及び抵抗１４９の一端が
接続されている。また、トランス１４１の２次巻線の他
端はコンデンサ１４７の他端と接続されて接地されてお
り、抵抗１４９の他端は接地されている。この電源装置
では、スイッチング素子１４２が接続されたトランス１
４１の１次巻線へ供給する入力電圧Ｖｉｎを制御するこ
とにより、トランス１４１の２次巻線からの出力値を制
御する。An anode terminal of a diode 146 is connected to one end of a secondary winding of the transformer 141.
The diode 146 has a cathode terminal connected to the capacitor 14.
7, one end of the resistor 148 and one end of the resistor 149 are connected. The other end of the secondary winding of the transformer 141 is connected to the other end of the capacitor 147 and grounded, and the other end of the resistor 149 is grounded. In this power supply device, the transformer 1 to which the switching element 142 is connected is
By controlling the input voltage Vin supplied to the primary winding 41, the output value from the secondary winding of the transformer 141 is controlled.
【００１９】また、上記した入力電圧Ｖｉｎの制御は出
力電圧の可変レベルにより行われ、制御部１４４がリモ
ートコントローラ１４３からの指示に従って可変電源１
４５を制御することにより実現される。しかしながら、
このような電源装置では、例えば広範囲の出力において
安定度が得られるものの、トランス１４１の１次巻線側
の入力電圧Ｖｉｎ及び２次巻線側の出力電圧の両方を制
御する必要があり、制御が複雑化し、広範囲でリニアな
出力特性が精度よく得られないといった問題があった。The above-described control of the input voltage Vin is performed based on the variable level of the output voltage, and the control section 144 controls the variable power supply 1 according to an instruction from the remote controller 143.
This is realized by controlling 45. However,
In such a power supply device, for example, although stability can be obtained in a wide range of output, it is necessary to control both the input voltage Vin on the primary winding side and the output voltage on the secondary winding side of the transformer 141. However, there has been a problem that the linear output characteristics cannot be accurately obtained over a wide range.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】上記図１３（ａ）、
（ｂ）に示したような従来の電源装置では、例えば上記
図１４や上記図１５に示したような電源装置と比べて、
比較的電力効率がよく、且つ、比較的リニアリティのよ
い出力特性が広範囲で得られるといった利点があるが、
上記したＰＷＭ信号のデューティ値が低いときに当該デ
ューティ値に対する出力特性が不安定なものとなってし
まうといった不具合があった。FIG. 13 (a),
In the conventional power supply device as shown in (b), for example, as compared with the power supply device as shown in FIGS.
It has the advantage of relatively high power efficiency and relatively wide output characteristics with good linearity.
When the duty value of the PWM signal is low, there is a problem that the output characteristics for the duty value become unstable.
【００２１】以下で、上記の不具合を詳しく説明する。
図１６（ａ）には、例えば上記図１３（ａ）や同図
（ｂ）に示したスイッチ素子８３、１０３を構成するト
ランジスタのベース−エミッタ間に印加されるＰＷＭ信
号の電圧Ｖｂｅの波形として主にオン（Ｏｎ）信号の波
形を示してあり、横軸は時刻を示し、縦軸は電圧値を示
している。なお、上述したように、（オン信号の時間
幅）／（オン信号の時間幅＋オフ信号の時間幅）＝デュ
ーティ値となる。Hereinafter, the above disadvantages will be described in detail.
FIG. 16A shows, for example, the waveform of the voltage Vbe of the PWM signal applied between the base and the emitter of the transistors constituting the switch elements 83 and 103 shown in FIGS. 13A and 13B. The waveform of an ON signal is mainly shown, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a voltage value. As described above, (duration of ON signal) / (duration of ON signal + duration of OFF signal) = duty value.
【００２２】また、図１６（ｂ）には、上記したオン信
号に応じて前記トランジスタのコレクタを流れる電流Ｉ
ｃの波形として、実際の回路において流れる電流の波形
を実線で示すとともに、理想的な電流の波形を破線で示
してある。なお、横軸は時刻を示し、縦軸は電流値を示
している。図示されるように、実際の回路では、トラン
ス８１、１０１の１次インダクタンスと分布容量の関係
から共振が起こってしまうことや、スイッチ素子８３、
１０３の特性に起因してラッシュ電流が流れてしまうこ
とにより、スイッチ素子８３、１０３がオンされた瞬間
時において流れる電流Ｉｃが非常に大きくなってしま
う。FIG. 16B shows a current I flowing through the collector of the transistor in response to the ON signal.
As the waveform c, the waveform of the current flowing in the actual circuit is shown by a solid line, and the ideal current waveform is shown by a broken line. Note that the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current value. As illustrated, in an actual circuit, resonance occurs due to the relationship between the primary inductance and the distributed capacitance of the transformers 81 and 101, and the switching element 83, 101
Since the rush current flows due to the characteristics of 103, the current Ic flowing at the moment when the switch elements 83 and 103 are turned on becomes extremely large.
【００２３】このため、低出力を実現する低デューティ
時（つまり、オン信号の時間幅が小さい時）には、１つ
のオン信号でトランス８１、１０１に蓄えられる電力に
対して、上記図１６（ｂ）に示したように当該オン信号
に発生する瞬間電流によってトランス８１、１０１に蓄
えられる電力が占める割合が非常に大きくなってしま
い、結果として、デューティ値と高圧電源出力との関係
が当該瞬間電流によって乱されてしまう。Therefore, at the time of low duty realizing a low output (that is, when the time width of the ON signal is small), the electric power stored in the transformers 81 and 101 by one ON signal is compared with that of FIG. As shown in b), the ratio of the power stored in the transformers 81 and 101 becomes very large due to the instantaneous current generated in the ON signal, and as a result, the relationship between the duty value and the output of the high-voltage power Disturbed by current.
【００２４】ここで、図１７には、デューティ値と出力
値との関係の一例を示してあり、同図中の領域Ｐで示さ
れるように、低デューティ時においてはデューティ値に
対して出力値が増加する割合が高デューティ時（つま
り、オン信号の時間幅が大きい時）と比べて急激な傾き
を有するものとなってしまい、安定な高デューティ時に
対して低デューティ時が不安定になってしまう。なお、
同図中の横軸はデューティの値を示し、縦軸は出力の値
を示している。FIG. 17 shows an example of the relationship between the duty value and the output value. As shown by a region P in FIG. Has a steep slope as compared with the case of high duty (that is, the time width of the ON signal is large), and becomes unstable at low duty with respect to stable high duty. I will. In addition,
In the figure, the horizontal axis indicates the value of the duty, and the vertical axis indicates the value of the output.
【００２５】本発明は、このような従来の課題を鑑みて
なされたもので、トランスの１次巻線に接続されたスイ
ッチング回路によるスイッチングにより２次巻線に出力
電圧を得るに際して、例えば上記のような不安定な出力
領域をカット（削除）或いは小さくして安定な出力領域
（好ましい態様としては、安定な出力領域のみ）を利用
することを可能にする電源装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of such a conventional problem, and when an output voltage is obtained in a secondary winding by switching by a switching circuit connected to a primary winding of a transformer, for example, the above-described method is used. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of cutting (eliminating) or reducing such an unstable output area to use a stable output area (preferably, only a stable output area). .
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る電源装置では、入力電圧が一端に印加
される１次巻線と２次巻線とを有するトランスと、１次
巻線の他端に直列に接続されたスイッチング回路とを備
え、当該スイッチング回路によるスイッチングにより２
次巻線に出力電圧を得るに際して、２次巻線の出力側に
設けられた減算回路が２次巻線からの出力電圧を低減さ
せる。In order to achieve the above object, in a power supply device according to the present invention, a transformer having a primary winding and a secondary winding to which an input voltage is applied to one end; A switching circuit connected in series to the other end of the line, and switching by the switching circuit.
When obtaining an output voltage on the secondary winding, a subtraction circuit provided on the output side of the secondary winding reduces the output voltage from the secondary winding.
【００２７】従って、２次巻線からの出力電圧が低減さ
せられて上記課題で示した不安定領域（低デューティ
時）における出力電圧がゼロ或いは小さくさせられるた
め、当該不安定な出力領域をカット或いはその影響を小
さくすることができるとともに、上記課題で示した安定
領域（高デューティ時）における出力電圧が低減させら
れるため、例えば小さい出力電圧値から大きい出力電圧
値までの広範な範囲で出力電圧を可変に制御することが
可能となる。Accordingly, since the output voltage from the secondary winding is reduced and the output voltage in the unstable region (at low duty) shown in the above problem is reduced to zero or small, the unstable output region is cut. Alternatively, the influence can be reduced, and the output voltage in the stable region (at the time of high duty) shown in the above-mentioned problem is reduced, so that the output voltage can be varied in a wide range from a small output voltage value to a large output voltage value. Can be variably controlled.
【００２８】なお、本発明に言う減算回路としては、例
えば後述する実施例等で示すように、定電圧素子（例え
ばツェナーダイオード）や、抵抗（例えば固定抵抗であ
っても可変抵抗であってもよい）や、電圧発生回路（例
えば電圧電源であって、定電圧電源であっても可変電圧
電源であってもよい）等から構成することができる。The subtraction circuit according to the present invention may be a constant voltage element (for example, a Zener diode) or a resistor (for example, a fixed resistor or a variable resistor, as will be described later in embodiments). And a voltage generating circuit (for example, a voltage power supply, which may be a constant voltage power supply or a variable voltage power supply).
【００２９】特に、トランスの２次巻線からの出力電圧
を整流及び平滑して、これにより得られる直流電圧をツ
ェナーダイオードにより低減させると、上記した不安定
領域における出力電圧をゼロに低減するとともに、上記
した安定領域における出力電圧を所定の大きさ低減させ
て出力することができてよい。このため、本発明に係る
電源装置では、トランスの２次巻線に接続された整流平
滑回路が当該２次巻線に誘起される電圧を整流して平滑
するとともに、当該整流平滑回路に接続されたツェナー
ダイオードから減算回路を構成して、当該ツェナーダイ
オードが整流平滑回路からの出力電圧を低減させるよう
にした。In particular, when the output voltage from the secondary winding of the transformer is rectified and smoothed, and the resulting DC voltage is reduced by a Zener diode, the output voltage in the unstable region is reduced to zero. The output voltage in the above-mentioned stable region may be reduced and output by a predetermined amount. For this reason, in the power supply device according to the present invention, the rectifying and smoothing circuit connected to the secondary winding of the transformer rectifies and smoothes the voltage induced in the secondary winding, and is connected to the rectifying and smoothing circuit. The Zener diode constitutes a subtraction circuit, and the Zener diode reduces the output voltage from the rectifying and smoothing circuit.
【００３０】なお、本発明に言う減算回路によりトラン
スの２次巻線からの出力電圧を低減させる量（出力電圧
の低減量）としては、例えば上記従来例で示したＰＷＭ
信号のデューティ値と出力電圧値との関係が不安定にな
ってしまう領域（つまり、上記した不安定領域）におけ
る出力電圧が負荷に与えられないようにする或いは当該
領域における出力電圧が負荷に与える影響を小さくする
ことや、例えば当該関係が安定な領域（つまり、上記し
た安定領域）における出力電圧の範囲（具体的には、上
限値や下限値）が所望の範囲となるようにすることを考
慮して設定されるが、装置の使用状況等に応じて種々な
設定が行われても構わない。The amount by which the output voltage from the secondary winding of the transformer is reduced by the subtraction circuit according to the present invention (the amount of reduction in the output voltage) is, for example, the PWM shown in the above-described conventional example.
Prevents the output voltage from being applied to the load in an area where the relationship between the signal duty value and the output voltage value becomes unstable (that is, the above-described unstable area), or applies the output voltage in the area to the load. It is necessary to reduce the influence or to make the output voltage range (specifically, the upper limit or the lower limit) in a region where the relationship is stable (that is, the above-described stable region) be a desired range. Although the setting is made in consideration of the above, various settings may be made in accordance with the usage status of the apparatus.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】本発明に係る実施例を図面を参照
して説明する。なお、以下の実施例では、デジタル制御
方式を用いた電源装置に本発明を適用した場合を例とし
て示すが、本発明はアナログ制御方式を用いた電源装置
に適用することも可能なものである。また、以下の実施
例では、例えば数１００Ｖから数１０ｋＶといった高電
圧を発生させる高圧電源装置に本発明を適用した場合を
例として示すが、本発明は他の電源装置に適用すること
も可能なものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a power supply device using a digital control method will be described as an example. However, the present invention can also be applied to a power supply device using an analog control method. . Further, in the following embodiments, a case where the present invention is applied to a high-voltage power supply device that generates a high voltage such as several hundred volts to several tens of kV will be described as an example. However, the present invention can be applied to other power supply devices. Things.
【００３２】まず、本発明の第１実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。図１は本例
に係る高圧電源装置のブロック図であり、本例の高圧電
源装置は、トランス（例えば昇圧トランス）１１やスイ
ッチング（Ｓｗ）回路（スイッチング手段）１２や整流
平滑回路１３や減算回路（２次側減算回路）１４や検知
回路（検出手段）１５を備えた高圧電源部１と、ＣＰＵ
２１を備えたＭＣＵ（Machine Control Unit）２とから
構成されており、ＭＣＵ２により目標値に制御される電
圧を高圧電源部１から負荷（出力負荷）３へ供給する構
成となっている。First, a high voltage power supply using a digital control system according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a high-voltage power supply according to the present embodiment. The high-voltage power supply according to the present embodiment includes a transformer (for example, a step-up transformer) 11, a switching (Sw) circuit (switching means) 12, a rectifying and smoothing circuit 13, and a subtraction circuit. A high-voltage power supply unit 1 including a (secondary-side subtraction circuit) 14 and a detection circuit (detection means) 15;
And an MCU (Machine Control Unit) 2 having a power supply 21. A voltage controlled to a target value by the MCU 2 is supplied from the high-voltage power supply unit 1 to the load (output load) 3.
【００３３】ここで、トランス１１の１次巻線の一端に
は所定の電圧値（例えば２４Ｖ）の入力電圧が印加され
ているとともに、当該１次巻線の他端にはスイッチング
回路１２が直列に接続されており、当該スイッチング回
路１２によるスイッチングによりトランス１１の２次巻
線に出力電圧（本例では、入力電圧を昇圧したもの）が
得られる。また、トランス１１の２次巻線には整流平滑
回路１３が接続されており、当該整流平滑回路１３は当
該２次巻線に誘起される電圧を整流して平滑することに
より、トランス１１の２次巻線側で所望の出力波形を生
成する。Here, an input voltage of a predetermined voltage value (for example, 24 V) is applied to one end of a primary winding of the transformer 11, and a switching circuit 12 is connected in series to the other end of the primary winding. And an output voltage (in this example, a boosted input voltage) is obtained in the secondary winding of the transformer 11 by switching by the switching circuit 12. Further, a rectifying / smoothing circuit 13 is connected to the secondary winding of the transformer 11, and the rectifying / smoothing circuit 13 rectifies and smoothes the voltage induced in the secondary winding, thereby forming the secondary winding of the transformer 11. A desired output waveform is generated on the next winding side.
【００３４】整流平滑回路１３の出力側には減算回路１
４が接続されており、整流電圧回路からの出力電圧（つ
まり、整流及び平滑により得られる直流電圧）を低減さ
せる。減算回路１４には出力負荷３及び検知回路１５が
接続されており、負荷３へは電圧が供給され、検知回路
１５では負荷３へ供給される電圧値に対応した電圧値
（例えば１／１０００の値など）を出力状態量として検
出して当該検出値をモニター値としてＭＣＵ２へ送る。On the output side of the rectifying / smoothing circuit 13, a subtraction circuit 1 is provided.
4 is connected to reduce the output voltage from the rectification voltage circuit (that is, the DC voltage obtained by rectification and smoothing). The output load 3 and the detection circuit 15 are connected to the subtraction circuit 14, and a voltage is supplied to the load 3. The detection circuit 15 outputs a voltage value (for example, 1/1000) corresponding to the voltage value supplied to the load 3. Value, etc.) as an output state quantity, and sends the detected value to the MCU 2 as a monitor value.
【００３５】なお、本例では、ＣＰＵ２１による制御が
行われるため、検知回路１５では当該ＣＰＵ２１により
演算することが可能な電圧レベル（例えば０Ｖ〜５Ｖ）
の範囲に収まるようにして検出電圧値をＭＣＵ２へ送
る。また、負荷３へ供給すべき電圧としては、例えば負
荷の使用状況等に応じて、グラウンドに対して正の電圧
である場合や負の電圧である場合があるが、本例や以下
に示す他の実施例においては、正の電圧を負荷３へ供給
する場合を例として説明を行う。In this embodiment, since the control by the CPU 21 is performed, the voltage level (for example, 0 V to 5 V) that can be calculated by the CPU 21 in the detection circuit 15 is used.
The detection voltage value is sent to the MCU 2 so as to fall within the range of (1). Further, the voltage to be supplied to the load 3 may be a positive voltage or a negative voltage with respect to the ground depending on, for example, the use condition of the load. In the embodiment, the case where a positive voltage is supplied to the load 3 will be described as an example.
【００３６】ＭＣＵ２では、ＣＰＵ２１が上記した検出
値（出力状態量）と高圧電源が制御されるべき目標値と
を比較して、当該比較結果に基づいて当該検出値が当該
目標値になるようにＰＷＭ信号の最適なデューティ値を
演算して制御することを実行し、このようにしてデュー
ティ値が制御されるＰＷＭ信号をスイッチング回路１２
へ出力する。スイッチング回路１２は当該ＰＷＭ信号の
オンオフに応じてオンオフされることによりトランス１
１の１次巻線側の印加電圧を周期的にスイッチングし、
これにより、当該ＰＷＭ信号のデューティ値に応じた大
きさの出力電圧がトランス１１の２次巻線から得られ
る。そして、上記と同様なＣＰＵ２１によるフィードバ
ック制御が繰り返されることにより、出力電圧の値が目
標値に制御される。In the MCU 2, the CPU 21 compares the detected value (output state quantity) with a target value to which the high-voltage power supply is to be controlled, and sets the detected value to the target value based on the comparison result. Calculating and controlling the optimum duty value of the PWM signal is executed, and the PWM signal whose duty value is controlled in this way is switched to the switching circuit 12.
Output to The switching circuit 12 is turned on / off in response to the on / off of the PWM signal, so that the
1 periodically switches the applied voltage on the primary winding side,
As a result, an output voltage having a magnitude corresponding to the duty value of the PWM signal is obtained from the secondary winding of the transformer 11. Then, the feedback control by the CPU 21 similar to the above is repeated, so that the output voltage value is controlled to the target value.
【００３７】なお、本例では、例えばＣＰＵやＡＳＩＣ
等から構成されるデジタル回路により高圧電源部からの
出力がデジタル値を用いて演算制御される構成とした
が、上述したように、例えば演算増幅器（ＯＰ Ａｍ
ｐ）等から構成されるアナログ回路によりアナログ値を
用いて演算制御される構成とすることも可能である。In this embodiment, for example, a CPU or an ASIC
Although the output from the high-voltage power supply unit is arithmetically controlled using the digital value by the digital circuit composed of the above-described components, as described above, for example, the operational amplifier (OP Am
It is also possible to adopt a configuration in which an analog circuit composed of p) and the like performs arithmetic control using an analog value.
【００３８】本例のように、トランス１１の２次巻線の
出力側に出力電圧とは電圧の向きが逆特性である減算回
路１４を設けて、当該減算回路１４により当該２次巻線
からの出力電圧を所定の電圧だけ低減する構成とする
と、例えば出力電圧の不安定領域を制御範囲からカット
すること等ができ、出力電圧の制御範囲を当該出力電圧
の安定領域だけから形成すること等ができる。このよう
に、本例の高圧電源装置では、低出力時（つまり、低デ
ューティ時）における出力の不安定さを改善することが
でき、これにより、例えば広範囲でリニアな出力特性を
有して高精度な高圧電源を効率よく安価に供給すること
ができる。As in the present embodiment, a subtraction circuit 14 whose voltage direction is opposite to that of the output voltage is provided on the output side of the secondary winding of the transformer 11, and the subtraction circuit 14 uses the subtraction circuit 14. When the output voltage of the output voltage is reduced by a predetermined voltage, for example, an unstable region of the output voltage can be cut out of the control range, and the control range of the output voltage can be formed only from the stable region of the output voltage. Can be. As described above, in the high-voltage power supply device of the present embodiment, it is possible to improve the instability of the output at the time of low output (that is, at the time of low duty). An accurate high-voltage power supply can be efficiently and inexpensively supplied.
【００３９】ここで、図２には、本例のようにトランス
１１の２次巻線側に減算回路１４を備えた場合におけ
る、ＰＷＭ信号のデューティ値と出力負荷３へ供給され
る出力電圧の値との関係の一例を概念的に示してある。
なお、同図中の横軸はデューティの値を示し、縦軸は出
力電圧の値を示している。FIG. 2 shows the duty value of the PWM signal and the output voltage supplied to the output load 3 when the subtractor 14 is provided on the secondary winding side of the transformer 11 as in this embodiment. An example of a relationship with a value is conceptually shown.
Note that the horizontal axis in the figure indicates the value of the duty, and the vertical axis indicates the value of the output voltage.
【００４０】同図に示されるように、本例の高圧電源装
置では、デューティ値に対する出力電圧値の大きさを減
算回路１４により減算してずらすことにより、高デュー
ティ時における安定な出力範囲のみを用いて、例えば０
Ｖ以上の出力電圧を可変に得て負荷３に与えることがで
きる。つまり、本例では、低デューティ時における不安
定な出力範囲は制御範囲から除外しており、高デューテ
ィ時における安定な出力範囲のみで例えば０Ｖから４ｋ
Ｖなどといった広い範囲で可変な出力電圧を得ることが
でき、これにより、可変範囲の広い要求のある高圧電源
を安定して供給することができる。As shown in the figure, in the high-voltage power supply device of this embodiment, by subtracting and shifting the magnitude of the output voltage value with respect to the duty value by the subtraction circuit 14, only the stable output range at the time of the high duty cycle is obtained. Use, for example, 0
An output voltage of V or more can be obtained variably and applied to the load 3. That is, in this example, the unstable output range at the time of low duty is excluded from the control range, and only the stable output range at the time of high duty is 0 V to 4 k.
A variable output voltage can be obtained in a wide range such as V, so that a required high-voltage power supply having a wide variable range can be stably supplied.
【００４１】次に、図３には、本例の高圧電源装置を構
成する高圧電源部１及び出力負荷３の具体的な回路構成
例を示してある。ここで、トランス３１は上記したトラ
ンス１１に相当し、上記のように本例では、１次巻線及
び２次巻線を有した昇圧トランスから構成されている。
スイッチング回路３２は上記したスイッチング回路１２
に相当し、本例では、抵抗やトランジスタから構成され
ている。整流平滑回路３３は上記した整流平滑回路１３
に相当し、本例では、ダイオードやコンデンサや抵抗か
ら構成されている。Next, FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit 1 and the output load 3 constituting the high-voltage power supply device of the present embodiment. Here, the transformer 31 corresponds to the above-described transformer 11, and as described above, in the present embodiment, is configured by a step-up transformer having a primary winding and a secondary winding.
The switching circuit 32 includes the switching circuit 12 described above.
In the present example, it is composed of a resistor and a transistor. The rectifying / smoothing circuit 33 is the same as the rectifying / smoothing circuit 13 described above.
In the present example, it is composed of a diode, a capacitor and a resistor.
【００４２】減算回路３４は上記した減算回路１４に相
当し、本例では、例えば定電圧素子から構成されてお
り、当該定電圧素子として例えばツェナーダイオードが
用いられている。検知回路３５は上記した検知回路１５
に相当し、本例では、抵抗や演算増幅器（ＯＰ Ａｍ
ｐ）から構成されている。負荷３６は上記した負荷３に
相当する。The subtraction circuit 34 corresponds to the above-described subtraction circuit 14. In the present embodiment, the subtraction circuit 34 is composed of, for example, a constant voltage element, and for example, a zener diode is used as the constant voltage element. The detection circuit 35 is the detection circuit 15 described above.
In this example, the resistance and the operational amplifier (OP Am
p). The load 36 corresponds to the load 3 described above.
【００４３】なお、具体的な回路構成としては、スイッ
チング回路３２では、トランジスタＱ１のゲート端子に
抵抗Ｑ２の一端及び抵抗Ｑ３の一端が接続されており、
一方の抵抗Ｑ２の他端はＣＰＵ２１と接続されており、
他方の抵抗Ｑ３の他端は接地されている。また、スイッ
チング回路３２では、トランジスタＱ１のエミッタ端子
が接地されているとともにコレクタ端子がトランス３１
の１次巻線の一端と接続されている。また、トランス３
１の１次巻線の他端には入力電圧が印加される。そし
て、スイッチング回路３２ではＣＰＵ２１からのＰＷＭ
信号によりトランジスタＱ１がスイッチングされ、これ
により、トランス３１の２次巻線に出力電圧が得られ
る。As a specific circuit configuration, in the switching circuit 32, one end of the resistor Q2 and one end of the resistor Q3 are connected to the gate terminal of the transistor Q1,
The other end of one resistor Q2 is connected to the CPU 21,
The other end of the other resistor Q3 is grounded. In the switching circuit 32, the emitter terminal of the transistor Q1 is grounded and the collector terminal is connected to the transformer 31.
Is connected to one end of the primary winding. Transformer 3
An input voltage is applied to the other end of the primary winding. In the switching circuit 32, the PWM from the CPU 21 is output.
The transistor Q1 is switched by the signal, whereby an output voltage is obtained in the secondary winding of the transformer 31.
【００４４】また、整流平滑回路３３では、トランス３
１の２次巻線の一端にダイオードＱ４のアノード端子が
接続されており、当該ダイオードＱ４のカソード端子に
はコンデンサＱ５の一端及び抵抗Ｑ６の一端及び減算回
路３４の一端が接続されている。また、整流平滑回路３
３では、トランス３１の２次巻線の他端にコンデンサＱ
５の他端が接続されて接地されており、抵抗Ｑ６の他端
は接地されている。そして、整流平滑回路３３では、ダ
イオードＱ４やコンデンサＱ５によりトランス３１の２
次巻線に誘起される電圧が整流されて平滑される。ま
た、減算回路３４の他端は検知回路３５の抵抗Ｑ８の一
端と接続されるとともに、当該他端は抵抗Ｑ７を介して
負荷３６と接続されており、当該負荷３６は接地されて
いる。The rectifying / smoothing circuit 33 includes a transformer 3
One end of the secondary winding is connected to the anode terminal of a diode Q4, and the cathode terminal of the diode Q4 is connected to one end of a capacitor Q5, one end of a resistor Q6, and one end of a subtraction circuit. The rectifying and smoothing circuit 3
3, the capacitor Q is connected to the other end of the secondary winding of the transformer 31.
The other end of the resistor 5 is connected and grounded, and the other end of the resistor Q6 is grounded. Then, in the rectifying / smoothing circuit 33, the diode 31 and the capacitor Q5 make the transformer 31 2
The voltage induced in the next winding is rectified and smoothed. The other end of the subtraction circuit 34 is connected to one end of the resistor Q8 of the detection circuit 35, and the other end is connected to the load 36 via the resistor Q7, and the load 36 is grounded.
【００４５】また、検知回路３５では、抵抗Ｑ８の他端
が抵抗Ｑ９の一端及びフィードバックを用いた演算増幅
器Ｑ１０の入力端と接続されており、抵抗Ｑ９の他端は
接地されている。また、演算増幅器Ｑ１０の出力端は検
知回路３５の出力端に相当しており、当該出力端は抵抗
Ｑ１１を介してＣＰＵ２１と接続されている。そして、
検知回路３５では、負荷３６へ供給される電圧値に対応
した電圧値が演算増幅器Ｑ１０により検出されて、当該
検出値がＣＰＵ２１へ送られる。In the detection circuit 35, the other end of the resistor Q8 is connected to one end of the resistor Q9 and the input end of the operational amplifier Q10 using feedback, and the other end of the resistor Q9 is grounded. The output terminal of the operational amplifier Q10 corresponds to the output terminal of the detection circuit 35, and the output terminal is connected to the CPU 21 via the resistor Q11. And
In the detection circuit 35, a voltage value corresponding to the voltage value supplied to the load 36 is detected by the operational amplifier Q10, and the detected value is sent to the CPU 21.
【００４６】また、同図中の“Ａ”はトランス３１に入
力される入力電圧の入力端を示し、“Ｂ”は負荷３６へ
出力される出力電圧の出力端を示し、“Ｃ”は検知回路
３５により検出される電圧値（出力状態検知電圧）を示
し、“Ｄ”はＰＷＭ信号を示し、“Ｅ”は整流平滑回路
３３の出力端における電圧（出力端電圧）を示してい
る。なお、本明細書の図面中では、上記図３中に“Ｋ
６”で示した記号により演算増幅器を表し、同じ記号は
演算増幅器（但し、性能等は同じでなくともよい）を表
すものとする。In the figure, "A" indicates the input terminal of the input voltage input to the transformer 31, "B" indicates the output terminal of the output voltage output to the load 36, and "C" indicates the detection end. A voltage value (output state detection voltage) detected by the circuit 35 is indicated, “D” indicates a PWM signal, and “E” indicates a voltage at the output terminal of the rectifying / smoothing circuit 33 (output terminal voltage). In the drawings of the present specification, “K” in FIG.
6 "represents an operational amplifier, and the same symbol represents an operational amplifier (however, performance and the like need not be the same).
【００４７】本例では、上記のように、トランス３１の
２次巻線側に接続された整流平滑回路３３と負荷３６へ
の出力端Ｂとの間に出力電圧を低減する向きで定電圧素
子３４が出力ラインに挿入されて設けられている。ここ
で、本例の定電圧素子３４は所定の閾値以下の大きさの
電圧が整流平滑回路３３から入力される場合には当該電
圧をカットして出力端Ｂ側へ出力を出さない（つまり、
出力電圧をゼロとする）一方、当該閾値を超える大きさ
の電圧が整流平滑回路３３から入力される場合には当該
定電圧素子３４の性能に応じた分（本例の場合には、ツ
ェナー電圧分）だけ当該電圧を低減させて出力端Ｂへ出
力する機能を有している。つまり、本例の構成では、整
流平滑回路３３の出力端Ｅと負荷３６への出力端Ｂとの
電位差が定電圧素子３４により低減させられる。In this embodiment, as described above, the constant voltage element is connected between the rectifying / smoothing circuit 33 connected to the secondary winding of the transformer 31 and the output terminal B to the load 36 in a direction to reduce the output voltage. 34 is provided to be inserted into the output line. Here, when a voltage having a magnitude equal to or less than a predetermined threshold is input from the rectifying / smoothing circuit 33, the constant voltage element 34 of the present example cuts the voltage and does not output to the output terminal B side (that is,
On the other hand, when a voltage exceeding the threshold value is input from the rectifying / smoothing circuit 33, an amount corresponding to the performance of the constant voltage element 34 (in this case, the Zener voltage ) And outputs the voltage to the output terminal B. That is, in the configuration of this example, the potential difference between the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 33 and the output terminal B to the load 36 is reduced by the constant voltage element 34.
【００４８】そして、本例では、例えばＰＷＭ信号のデ
ューティ値に対する出力電圧の不安定領域を制御範囲か
ら除外するような閾値を有する定電圧素子３４を用いて
おり、これにより、出力電圧の制御範囲を当該デューテ
ィ値に対する出力電圧の安定領域だけから形成してい
る。具体的に、例えば上記図２に示したグラフを参照し
て説明すると、本例の構成では、低デューティ時におけ
る制御期間においては整流平滑回路３３の出力端Ｅの電
圧値が前記閾値を超えるまでは定電圧素子３４によって
負荷３６側へは出力電圧を発生させない一方、高デュー
ティ時における出力電圧の安定領域に入ってから、整流
平滑回路３３の出力端Ｅの電圧値が前記閾値を超える点
を起点として、負荷３６側へ０Ｖから出力電圧を出力し
始めることが実現されている。In this embodiment, the constant voltage element 34 having a threshold value for excluding, for example, an unstable region of the output voltage with respect to the duty value of the PWM signal from the control range is used. Is formed only from the stable region of the output voltage with respect to the duty value. Specifically, for example, with reference to the graph shown in FIG. 2 described above, in the configuration of this example, in the control period at the time of the low duty, the voltage value of the output terminal E of the rectifying and smoothing circuit 33 exceeds the threshold value. Does not generate an output voltage to the load 36 side by the constant voltage element 34, but after entering the stable region of the output voltage at the time of high duty, the point at which the voltage value of the output terminal E of the rectifying and smoothing circuit 33 exceeds the threshold value. As a starting point, output of an output voltage from 0 V to the load 36 side is started.
【００４９】なお、一例として、負荷３６に０Ｖから４
ｋＶの範囲の電圧を可変に与える場合に、定電圧素子３
４で５００Ｖの電圧が低減されるとすると、例えば整流
平滑回路３３の出力端Ｅに４．５ｋＶ以下の範囲の電圧
を可変に発生させることにより、安定領域を用いた出力
電圧の制御を実現することができる。Note that, as an example, the load 36 is changed from 0V to 4V.
When a voltage in the range of kV is variably applied, the constant voltage element 3
Assuming that the voltage of 500 V is reduced in step 4, for example, a voltage in the range of 4.5 kV or less is variably generated at the output end E of the rectifying / smoothing circuit 33, thereby realizing control of the output voltage using the stable region. be able to.
【００５０】また、図４には、本例のＣＰＵ２１により
ＰＷＭ信号のデューティ値を制御する処理の手順の一例
を示してある。すなわち、制御が開始されると（ステッ
プＳ１）、ＣＰＵ２１は、出力電圧の目標値を設定し
（ステップＳ２）、検知回路３５からの検出電圧値（モ
ニター値）を取り込み（ステップＳ３）、当該目標値と
当該検出電圧値との比較結果に基づいてスイッチング回
路３２に与えるべきＰＷＭ信号のデューティ値を演算し
（ステップＳ４）、当該演算結果をデューティ値として
設定して（ステップＳ５）、設定したデューティ値のＰ
ＷＭ信号をスイッチング回路３２へ出力する（ステップ
Ｓ６）。FIG. 4 shows an example of a procedure of processing for controlling the duty value of the PWM signal by the CPU 21 of the present embodiment. That is, when the control is started (step S1), the CPU 21 sets a target value of the output voltage (step S2), takes in the detected voltage value (monitor value) from the detection circuit 35 (step S3), and sets the target value. The duty value of the PWM signal to be given to the switching circuit 32 is calculated based on the comparison result between the value and the detected voltage value (step S4), and the calculation result is set as the duty value (step S5). Value P
The WM signal is output to the switching circuit 32 (Step S6).
【００５１】そして、ＣＰＵ２１は、ＰＷＭ信号の出力
を継続するか否か（つまり、負荷３６に対して出力電圧
を供給する必要があるか否か）を判定し（ステップＳ
７）、継続する場合には上記した各処理（ステップＳ２
〜ステップＳ６）を繰り返して実行する一方、継続しな
い場合にはＰＷＭ信号の出力を停止して（ステップＳ
８）、制御を終了する（ステップＳ９）。Then, the CPU 21 determines whether or not to continue outputting the PWM signal (ie, whether or not it is necessary to supply an output voltage to the load 36) (step S).
7) If the processing is to be continued, the above-described processing (step S2
Step S6) is repeated, and if not continued, the output of the PWM signal is stopped (Step S6).
8), the control ends (step S9).
【００５２】以上のように、本例の高圧電源装置では、
トランス３１の２次巻線からの出力電圧が低減させられ
て上記課題で示した不安定領域（低デューティ時）にお
ける出力電圧がゼロにさせられるため、当該不安定な出
力領域をカットすることができるとともに、上記課題で
示した安定領域（高デューティ時）における出力電圧が
低減させられるため、例えば当該安定な出力領域を用い
て小さい出力電圧値から大きい出力電圧値までの広範な
範囲で出力電圧を可変に制御することができる。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment,
Since the output voltage from the secondary winding of the transformer 31 is reduced and the output voltage in the unstable region (at low duty) shown in the above problem is reduced to zero, it is possible to cut the unstable output region. Since the output voltage in the stable region (at the time of high duty) shown in the above problem can be reduced, the output voltage can be widened from a small output voltage value to a large output voltage value using the stable output region. Can be variably controlled.
【００５３】次に、本発明の第２実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の接続
位置が異なる点を除いては、上記第１実施例に係る高圧
電源装置の構成や動作とほぼ同様であるため、本例で
は、上記第１実施例の場合と異なる構成や動作について
のみ以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration and operation of the high-voltage power supply device of this example are almost the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the first embodiment except that, for example, the connection position of the subtraction circuit is different. In the example, only the configuration and operation different from those in the first embodiment will be described in detail below.
【００５４】図５には、本例の高圧電源装置を構成する
高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示して
ある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上記
図３の場合と同じものを示している。具体的な回路構成
としては、スイッチング回路４２では、トランジスタＱ
２１のゲート端子に抵抗Ｑ２２の一端及び抵抗Ｑ２３の
一端が接続されており、一方の抵抗Ｑ２２の他端はＣＰ
Ｕ２１と接続されており、他方の抵抗Ｑ２３の他端は接
地されている。また、スイッチング回路３２では、トラ
ンジスタＱ２１のエミッタ端子が接地されているととも
にコレクタ端子がトランス４１の１次巻線の一端と接続
されている。また、トランス４１の１次巻線の他端には
入力電圧が印加される。そして、スイッチング回路４２
ではＣＰＵ２１からのＰＷＭ信号によりトランジスタＱ
２１がスイッチングされ、これにより、トランス４１の
２次巻線に出力電圧が得られる。FIG. 5 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. As a specific circuit configuration, the switching circuit 42 includes a transistor Q
One end of a resistor Q22 and one end of a resistor Q23 are connected to the gate terminal of
U21, and the other end of the other resistor Q23 is grounded. In the switching circuit 32, the emitter terminal of the transistor Q21 is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the primary winding of the transformer 41. An input voltage is applied to the other end of the primary winding of the transformer 41. And the switching circuit 42
With the PWM signal from the CPU 21, the transistor Q
21 is switched, whereby an output voltage is obtained on the secondary winding of the transformer 41.
【００５５】また、整流平滑回路４３では、トランス４
１の２次巻線の一端にダイオードＱ２４のアノード端子
が接続されており、当該ダイオードＱ２４のカソード端
子にはコンデンサＱ２５の一端及び検知回路４５の抵抗
Ｑ２７の一端及び減算回路４４の一端が接続されてい
る。また、整流平滑回路４３では、トランス４１の２次
巻線の他端にコンデンサＱ２５の他端が接続されて接地
されている。そして、整流平滑回路４３では、ダイオー
ドＱ２４やコンデンサＱ２５によりトランス４１の２次
巻線に誘起される電圧が整流されて平滑される。また、
減算回路４４の他端は抵抗Ｑ２６を介して負荷４６と接
続されており、当該負荷４６は接地されている。The rectifying / smoothing circuit 43 includes a transformer 4
One end of the secondary winding is connected to the anode terminal of a diode Q24, and the cathode terminal of the diode Q24 is connected to one end of a capacitor Q25, one end of a resistor Q27 of a detection circuit 45, and one end of a subtraction circuit 44. ing. In the rectifying / smoothing circuit 43, the other end of the secondary winding of the transformer 41 is connected to the other end of the capacitor Q25 and grounded. Then, in the rectifying / smoothing circuit 43, the voltage induced in the secondary winding of the transformer 41 is rectified and smoothed by the diode Q24 and the capacitor Q25. Also,
The other end of the subtraction circuit 44 is connected to a load 46 via a resistor Q26, and the load 46 is grounded.
【００５６】また、検知回路４５では、抵抗Ｑ２７の他
端が抵抗Ｑ２８の一端及びフィードバックを用いた演算
増幅器Ｑ２９の入力端と接続されており、抵抗Ｑ２８の
他端は接地されている。また、演算増幅器Ｑ２９の出力
端は検知回路４５の出力端に相当しており、当該出力端
は抵抗Ｑ３０を介してＣＰＵ２１と接続されている。そ
して、検知回路４５では、負荷４６へ供給される電圧値
に対応した電圧値が演算増幅器Ｑ２９により検出され
て、当該検出値がＣＰＵ２１へ送られる。ここで、トラ
ンス４１やスイッチング回路４２や負荷４６の構成や動
作は、例えば上記第１実施例の図３に示したものと同様
である。In the detection circuit 45, the other end of the resistor Q27 is connected to one end of the resistor Q28 and the input end of the operational amplifier Q29 using feedback, and the other end of the resistor Q28 is grounded. The output terminal of the operational amplifier Q29 corresponds to the output terminal of the detection circuit 45, and the output terminal is connected to the CPU 21 via the resistor Q30. Then, in the detection circuit 45, a voltage value corresponding to the voltage value supplied to the load 46 is detected by the operational amplifier Q29, and the detected value is sent to the CPU 21. Here, the configuration and operation of the transformer 41, the switching circuit 42, and the load 46 are the same as those shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example.
【００５７】また、減算回路（本例では、定電圧素子で
あり具体的にはツェナーダイオード）４４自体の構成及
び動作や検知回路４５自体の構成及び動作は例えば上記
第１実施例の図３に示したものと同様であるが、本例で
は、整流平滑回路４３の出力端Ｅに減算回路４４と検知
回路４５とが並列に接続されており、当該減算回路４４
の出力端に負荷４６が接続される構成となっている。The configuration and operation of the subtraction circuit 44 (in this example, a constant voltage element, specifically, a Zener diode) 44 itself and the configuration and operation of the detection circuit 45 itself are shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example. In the present example, a subtraction circuit 44 and a detection circuit 45 are connected in parallel to the output end E of the rectifying / smoothing circuit 43,
Is connected to a load 46.
【００５８】この構成では、整流平滑回路４３の出力端
Ｅ（検知回路４５の状態検出端）と負荷４６への出力端
Ｂとの間に減算回路４４が設けられることから、検知回
路４５中の状態検出端側の抵抗Ｑ２７により整流平滑回
路４３の出力端Ｅの電圧を保持することができ、このた
め、上記第１実施例の図３に示した整流平滑回路３３中
に設けられていた抵抗Ｑ６を本例の整流平滑回路４３で
は省略することができて好ましい。すなわち、本例の整
流平滑回路４３の構成は上記第１実施例の図３に示した
整流平滑回路３３の構成から抵抗Ｑ６を省略したものと
なっており、動作については上記第１実施例の場合と同
様に交流電圧の整流及び平滑を行う。In this configuration, since the subtraction circuit 44 is provided between the output end E of the rectifying / smoothing circuit 43 (the state detection end of the detection circuit 45) and the output end B to the load 46, The voltage at the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 43 can be held by the resistor Q27 on the state detecting end side. Therefore, the resistor provided in the rectifying / smoothing circuit 33 of the first embodiment shown in FIG. It is preferable that Q6 can be omitted in the rectifying / smoothing circuit 43 of this example. That is, the configuration of the rectifying / smoothing circuit 43 of the present embodiment is the same as that of the rectifying / smoothing circuit 33 of the first embodiment shown in FIG. 3 except that the resistor Q6 is omitted. Rectification and smoothing of the AC voltage are performed as in the case.
【００５９】以上のように、本例の高圧電源装置におい
ても、例えば上記第１実施例で示した高圧電源装置の場
合と同様に、不安定な出力領域をカットすることができ
るとともに、安定な出力領域を用いて広範な範囲で出力
電圧を可変に制御することができる。As described above, also in the high-voltage power supply of this embodiment, as in the case of the high-voltage power supply shown in the first embodiment, for example, an unstable output region can be cut and a stable output can be obtained. The output voltage can be variably controlled over a wide range using the output region.
【００６０】次に、本発明の第３実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第１実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第１実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a third embodiment of the present invention will be described. The configuration and operation of the high-voltage power supply device of the present embodiment are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the first embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the first embodiment will be described in detail below.
【００６１】図６には、本例の高圧電源装置を構成する
高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示して
ある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上記
図３の場合と同じものを示している。また、トランス３
１、スイッチング回路３２、整流平滑回路３３、検知回
路３５、負荷３６の構成や動作は例えば上記第１実施例
の図３に示したものと同様であるため、これらを上記第
１実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。また、
本例の回路を構成する各回路素子Ｑ１〜Ｑ１１の構成や
動作についても例えば上記第１実施例の図３に示したも
のと同様であるため、これらを上記第１実施例の場合と
同じ符号を用いて示してある。FIG. 6 shows an example of a specific circuit configuration of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. Transformer 3
1. Since the configurations and operations of the switching circuit 32, the rectifying / smoothing circuit 33, the detection circuit 35, and the load 36 are the same as those shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example, It is shown using the same reference numerals. Also,
The configuration and operation of each of the circuit elements Q1 to Q11 constituting the circuit of the present embodiment are also the same as those shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example, and therefore are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment. It is shown using.
【００６２】本例では、減算回路５１が例えば抵抗から
構成されており、すなわち、整流平滑回路３３の出力端
Ｅと負荷３６への出力端Ｂとの間に当該抵抗５１が出力
ラインに挿入されて設けられている。この構成では、整
流平滑回路３３からの出力電圧が負荷３６へ供給される
に際して、当該出力電圧が抵抗５１にかかる電圧（つま
り、分圧）分だけ低減させられる。なお、抵抗５１にか
かる電圧の値Ｖｒは、通常、当該抵抗５１を流れる電流
の値Ｉｒと当該抵抗５１の抵抗値Ｒとを用いてＶｒ＝Ｒ
・Ｉｒと表される。In this example, the subtraction circuit 51 is composed of, for example, a resistor. That is, the resistor 51 is inserted into the output line between the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 33 and the output terminal B to the load 36. It is provided. In this configuration, when the output voltage from the rectifying and smoothing circuit 33 is supplied to the load 36, the output voltage is reduced by the voltage applied to the resistor 51 (that is, the voltage division). Note that the value Vr of the voltage applied to the resistor 51 is usually calculated by using the value Ir of the current flowing through the resistor 51 and the resistance value R of the resistor 51 as Vr = R
-It is expressed as Ir.
【００６３】具体的に、例えば上記図２に示したグラフ
を参照して説明すると、本例の構成では、低デューティ
時における出力電圧の不安定領域及び高デューティ時に
おける出力電圧の安定領域の両方において前記抵抗５１
により負荷３６に与えられる出力電圧の大きさが低減さ
せられ、これにより、当該不安定領域が出力電圧の制御
範囲に寄与する量を小さくすることができる。つまり、
本例の構成では、ＰＷＭ信号のデューティ値に対する出
力電圧値の特性が前記抵抗５１による分だけ低減する方
向に圧縮されることになる。More specifically, referring to the graph shown in FIG. 2, for example, in the configuration of this embodiment, both the unstable region of the output voltage at the time of low duty and the stable region of the output voltage at the time of high duty are used. The resistance 51
As a result, the magnitude of the output voltage applied to the load 36 is reduced, whereby the amount by which the unstable region contributes to the control range of the output voltage can be reduced. That is,
In the configuration of the present example, the characteristic of the output voltage value with respect to the duty value of the PWM signal is compressed in a direction to be reduced by the resistor 51.
【００６４】以上のように、本例の高圧電源装置では、
トランス３１の２次巻線からの出力電圧が低減させられ
て上記課題で示した不安定領域（低デューティ時）にお
ける出力電圧が小さくさせられるため、当該不安定な出
力領域の影響を小さくすることができるとともに、上記
課題で示した安定領域（高デューティ時）における出力
電圧が低減させられるため、例えば当該安定な出力領域
を用いて小さい出力電圧値から大きい出力電圧値までの
広範な範囲で出力電圧を可変に制御することができる。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment,
Since the output voltage from the secondary winding of the transformer 31 is reduced and the output voltage in the unstable region (at low duty) shown in the above-mentioned problem is reduced, the influence of the unstable output region is reduced. And the output voltage in the stable region (at the time of high duty) shown in the above-mentioned problem is reduced, so that the output can be performed in a wide range from a small output voltage value to a large output voltage value using the stable output region. The voltage can be variably controlled.
【００６５】次に、本発明の第４実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第２実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第２実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration and operation of the high-voltage power supply device of this example are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the second embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the second embodiment will be described in detail below.
【００６６】図７には、本例の高圧電源装置を構成する
高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示して
ある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上記
図３の場合と同じものを示している。また、トランス４
１、スイッチング回路４２、整流平滑回路４３、検知回
路４５、負荷４６の構成や動作は例えば上記第２実施例
の図５に示したものと同様であるため、これらを上記第
２実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。また、
本例の回路を構成する各回路素子Ｑ２１〜Ｑ３０の構成
や動作についても例えば上記第２実施例の図５に示した
ものと同様であるため、これらを上記第２実施例の場合
と同じ符号を用いて示してある。FIG. 7 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. Transformer 4
1. Since the configurations and operations of the switching circuit 42, the rectifying and smoothing circuit 43, the detection circuit 45, and the load 46 are the same as those shown in FIG. 5 of the second embodiment, for example, It is shown using the same reference numerals. Also,
The configuration and operation of each of the circuit elements Q21 to Q30 constituting the circuit of the present embodiment are the same as those shown in FIG. 5 of the second embodiment, for example. It is shown using.
【００６７】本例では、減算回路５２が例えば抵抗から
構成されており、すなわち、整流平滑回路４３の出力端
Ｅと負荷４６への出力端Ｂとの間に当該抵抗５２が出力
ラインに挿入されて設けられている。この構成では、整
流平滑回路４３からの出力電圧が負荷４６へ供給される
に際して、当該出力電圧が抵抗５２にかかる電圧（つま
り、分圧）分だけ低減させられる。In this example, the subtraction circuit 52 is constituted by, for example, a resistor, that is, the resistor 52 is inserted into the output line between the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 43 and the output terminal B to the load 46. It is provided. In this configuration, when the output voltage from the rectifying and smoothing circuit 43 is supplied to the load 46, the output voltage is reduced by the voltage applied to the resistor 52 (that is, the voltage division).
【００６８】以上のように、本例の高圧電源装置におい
ても、例えば上記第３実施例で示した高圧電源装置の場
合と同様に、不安定な出力領域の影響を小さくすること
ができるとともに、安定な出力領域を用いて広範な範囲
で出力電圧を可変に制御することができる。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment, similarly to the case of the high-voltage power supply shown in the third embodiment, the influence of the unstable output region can be reduced. The output voltage can be variably controlled over a wide range using a stable output region.
【００６９】次に、本発明の第５実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第１実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第１実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The configuration and operation of the high-voltage power supply device of the present embodiment are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the first embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the first embodiment will be described in detail below.
【００７０】図８には、本例の高圧電源装置を構成する
高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示して
ある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上記
図３の場合と同じものを示している。また、トランス３
１、スイッチング回路３２、整流平滑回路３３、検知回
路３５、負荷３６の構成や動作は例えば上記第１実施例
の図３に示したものと同様であるため、これらを上記第
１実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。また、
本例の回路を構成する各回路素子Ｑ１〜Ｑ１１の構成や
動作についても例えば上記第１実施例の図３に示したも
のと同様であるため、これらを上記第１実施例の場合と
同じ符号を用いて示してある。FIG. 8 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. Transformer 3
1. Since the configurations and operations of the switching circuit 32, the rectifying / smoothing circuit 33, the detection circuit 35, and the load 36 are the same as those shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example, It is shown using the same reference numerals. Also,
The configuration and operation of each of the circuit elements Q1 to Q11 constituting the circuit of the present embodiment are also the same as those shown in FIG. 3 of the first embodiment, for example, and therefore are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment. It is shown using.
【００７１】本例では、減算回路５３が例えば定電圧電
源から構成されており、整流平滑回路３３の出力端Ｅと
負荷３６への出力端Ｂとの間に出力電圧を低減させる向
きで当該定電圧電源５３が出力ラインに挿入されて設け
られている。この構成では、整流平滑回路３３からの出
力電圧が負荷３６へ供給されるに際して、当該出力電圧
が定電圧電源５３から出力される電圧分だけ低減させら
れる。In this embodiment, the subtraction circuit 53 is constituted by, for example, a constant voltage power supply, and the constant voltage power supply is connected between the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 33 and the output terminal B to the load 36 in such a direction as to reduce the output voltage. A voltage power supply 53 is provided inserted into the output line. In this configuration, when the output voltage from the rectifying and smoothing circuit 33 is supplied to the load 36, the output voltage is reduced by the voltage output from the constant voltage power supply 53.
【００７２】そして、本例では、例えばＰＷＭ信号のデ
ューティ値に対する出力電圧の不安定領域を制御範囲か
ら除外するような出力電圧値を有する定電圧電源５３を
用いており、これにより、出力電圧の制御範囲を当該デ
ューティ値に対する出力電圧の安定領域だけから形成し
ている。In the present embodiment, for example, the constant voltage power supply 53 having an output voltage value that excludes the unstable region of the output voltage with respect to the duty value of the PWM signal from the control range is used. The control range is formed only from the stable region of the output voltage for the duty value.
【００７３】具体的に、例えば上記図２に示したグラフ
を参照して説明すると、本例の構成では、低デューティ
時における出力電圧の不安定領域及び高デューティ時に
おける出力電圧の安定領域の両方において、前記定電圧
電源５３による所定の定電圧だけ負荷３６に与えられる
出力電圧の大きさが低減させられる。これにより、低デ
ューティ時における制御期間においては整流平滑回路３
３の出力端Ｅの電圧値が前記定電圧を超えるまでは定電
圧電源５３によって負荷３６側へは例えば正の出力電圧
を発生させない一方、高デューティ時における出力電圧
の安定領域に入ってから、整流平滑回路３３の出力端Ｅ
の電圧値が前記定電圧を超える点を起点として、負荷３
６側へ０Ｖから出力電圧を出力し始めることが実現され
ている。More specifically, for example, with reference to the graph shown in FIG. 2, in the configuration of this embodiment, both the unstable region of the output voltage at the time of low duty and the stable region of the output voltage at the time of high duty are used. In the above, the magnitude of the output voltage applied to the load 36 is reduced by a predetermined constant voltage from the constant voltage power supply 53. Thereby, during the control period at the time of low duty, the rectifying and smoothing circuit 3
3 does not generate, for example, a positive output voltage to the load 36 side by the constant voltage power supply 53 until the voltage value of the output terminal E of the output terminal E exceeds the constant voltage. Output end E of rectifying / smoothing circuit 33
Starting from the point where the voltage value of the
It is realized that the output voltage starts to be output from 0V to the 6 side.
【００７４】以上のように、本例の高圧電源装置では、
トランス３１の２次巻線からの出力電圧が所定の電圧だ
け低減させられて上記課題で示した不安定領域（低デュ
ーティ時）における出力電圧が例えば負になるようにさ
れるため、当該不安定な出力領域を例えば当該負電圧の
通過を防止して正電圧のみを通過させる回路によりカッ
トすることが可能であるとともに、上記課題で示した安
定領域（高デューティ時）における出力電圧が当該所定
電圧だけ低減させられるため、例えば当該安定な出力領
域を用いて小さい出力電圧値から大きい出力電圧値まで
の広範な範囲で出力電圧を可変に制御することができ
る。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment,
Since the output voltage from the secondary winding of the transformer 31 is reduced by a predetermined voltage so that the output voltage in the unstable region (at a low duty) shown in the above-mentioned problem becomes negative, for example, the unstable state is obtained. For example, it is possible to cut the output region in the stable region (at high duty) indicated by the above-described problem by cutting the output voltage in the stable region (at high duty) by, for example, a circuit that prevents the passage of the negative voltage and passes only the positive voltage. Therefore, the output voltage can be variably controlled in a wide range from a small output voltage value to a large output voltage value using the stable output region, for example.
【００７５】なお、本例のように減算回路５３が電源電
圧から構成されるような高圧電源装置では、例えばＣＰ
Ｕ２１により正の出力電圧を制御して負荷３６へ供給す
る一方、トランス３１の２次巻線から整流平滑回路３３
を介して電圧が出力されないようなときには当該電源電
圧によって負の電圧を負荷３６へ供給する構成とするこ
ともでき、このような構成を利用して、例えば複写機等
において印刷対象となる紙がある時に行われる転写と当
該紙がないときに行われるクリーニングとを効率よく行
うことも可能である。In a high-voltage power supply device in which the subtraction circuit 53 is composed of a power supply voltage as in this example, for example, the CP
U21 controls the positive output voltage and supplies it to the load 36, while the secondary winding of the transformer 31
When a voltage is not output via the power supply, a negative voltage can be supplied to the load 36 by the power supply voltage. By using such a configuration, for example, paper to be printed in a copying machine or the like can be used. It is also possible to efficiently perform the transfer performed at a certain time and the cleaning performed when the paper is not present.
【００７６】具体的には、通常、例えばドラムと転写ロ
ーラとが接した状態で転写ローラにトナーと逆極性（例
えば負電圧）が印加されるとドラムから転写ローラ側へ
トナーが移動し紙に転写される一方、当該転写ローラに
トナーと同極性（例えば正電圧）が印加されると転写ロ
ーラからドラムへトナーが移動する（つまり、トナーが
戻る）。これに対応して、上記のような構成を有した高
圧電源装置では、例えば交互に行われる転写とクリーニ
ングとに同期して負荷（ここでは、転写ローラ）３６へ
供給される電圧の正負を変化させることにより、転写と
クリーニングとを効率よく行うことができる。また、上
記ではドラムと転写ローラとの間でトナーを移動させる
例を示したが、例えばドラムと現像器との間でトナーを
移動させることに適用することにより現像とクリーニン
グとを効率よく行うこともできる。More specifically, when a polarity (for example, a negative voltage) opposite to that of the toner is applied to the transfer roller in a state where the drum and the transfer roller are in contact with each other, the toner moves from the drum to the transfer roller and is transferred to the paper. On the other hand, when the same polarity (for example, positive voltage) as that of the toner is applied to the transfer roller, the toner moves from the transfer roller to the drum (that is, the toner returns). In response to this, in the high-voltage power supply device having the above-described configuration, for example, the polarity of the voltage supplied to the load (transfer roller here) 36 is changed in synchronization with the transfer and the cleaning that are performed alternately. By doing so, transfer and cleaning can be performed efficiently. In the above description, an example in which the toner is moved between the drum and the transfer roller has been described. However, for example, by applying the method to move the toner between the drum and the developing device, efficient development and cleaning can be performed. Can also.
【００７７】次に、本発明の第６実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第２実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第２実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a sixth embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration and operation of the high-voltage power supply device of this example are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the second embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the second embodiment will be described in detail below.
【００７８】図９には、本例の高圧電源装置を構成する
高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示して
ある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上記
図３の場合と同じものを示している。また、トランス４
１、スイッチング回路４２、整流平滑回路４３、検知回
路４５、負荷４６の構成や動作は例えば上記第２実施例
の図５に示したものと同様であるため、これらを上記第
２実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。また、
本例の回路を構成する各回路素子Ｑ２１〜Ｑ３０の構成
や動作についても例えば上記第２実施例の図５に示した
ものと同様であるため、これらを上記第２実施例の場合
と同じ符号を用いて示してある。FIG. 9 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. Transformer 4
1. Since the configurations and operations of the switching circuit 42, the rectifying and smoothing circuit 43, the detection circuit 45, and the load 46 are the same as those shown in FIG. 5 of the second embodiment, for example, It is shown using the same reference numerals. Also,
The configuration and operation of each of the circuit elements Q21 to Q30 constituting the circuit of the present embodiment are the same as those shown in FIG. 5 of the second embodiment, for example. It is shown using.
【００７９】本例では、減算回路５４が例えば定電圧電
源から構成されており、整流平滑回路４３の出力端Ｅと
負荷４６への出力端Ｂとの間に出力電圧を低減させる向
きで当該定電圧電源５４が出力ラインに挿入されて設け
られている。この構成では、整流平滑回路４３からの出
力電圧が負荷４６へ供給されるに際して、当該出力電圧
が定電圧電源５４から出力される電圧分だけ低減させら
れる。In this example, the subtraction circuit 54 is constituted by, for example, a constant voltage power supply, and the constant voltage power supply is provided between the output terminal E of the rectifying / smoothing circuit 43 and the output terminal B to the load 46 in such a direction as to reduce the output voltage. A voltage power supply 54 is provided inserted into the output line. With this configuration, when the output voltage from the rectifying and smoothing circuit 43 is supplied to the load 46, the output voltage is reduced by the voltage output from the constant voltage power supply 54.
【００８０】そして、本例では、例えばＰＷＭ信号のデ
ューティ値に対する出力電圧の不安定領域を制御範囲か
ら除外するような出力電圧値を有する定電圧電源５４を
用いており、これにより、出力電圧の制御範囲を当該デ
ューティ値に対する出力電圧の安定領域だけから形成し
ている。In this example, the constant voltage power supply 54 having an output voltage value that excludes, for example, an unstable region of the output voltage with respect to the duty value of the PWM signal from the control range is used. The control range is formed only from the stable region of the output voltage for the duty value.
【００８１】以上のように、本例の高圧電源装置におい
ても、例えば上記第５実施例で示した高圧電源装置の場
合と同様に、不安定な出力領域をカットすることが可能
であるとともに、安定な出力領域を用いて広範な範囲で
出力電圧を可変に制御することができる。なお、本例の
ような高圧電源装置においても、例えば上記第５実施例
で述べたのと同様に、転写とクリーニングとを効率よく
行うことができる構成とすることも可能である。As described above, also in the high-voltage power supply device of this embodiment, it is possible to cut the unstable output region, for example, as in the case of the high-voltage power supply device shown in the fifth embodiment. The output voltage can be variably controlled over a wide range using a stable output region. In the high-voltage power supply device of this embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which transfer and cleaning can be performed efficiently, for example, as described in the fifth embodiment.
【００８２】次に、本発明の第７実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や接続位置が異なるといった点を除いては、上記第２実
施例に係る高圧電源装置の構成や動作と同様であるた
め、本例では、上記第２実施例の場合と異なる構成や動
作についてのみ以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a seventh embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration and operation of the high-voltage power supply device of this example are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the second embodiment except that, for example, the configuration and connection position of the subtraction circuit are different. In this embodiment, only the configuration and operation different from those in the second embodiment will be described in detail below.
【００８３】図１０には、本例の高圧電源装置を構成す
る高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示し
てある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上
記図３の場合と同じものを示している。具体的な回路構
成としては、スイッチング回路６２では、トランジスタ
Ｑ３１のゲート端子に抵抗Ｑ３２の一端及び抵抗Ｑ３３
の一端が接続されており、一方の抵抗Ｑ３２の他端はＣ
ＰＵ２１と接続されており、他方の抵抗Ｑ３３の他端は
接地されている。また、スイッチング回路６２では、ト
ランジスタＱ３１のエミッタ端子が接地されているとと
もにコレクタ端子がトランス６１の１次巻線の一端と接
続されている。また、トランス６１の１次巻線の他端に
は入力電圧が印加される。そして、スイッチング回路６
２ではＣＰＵ２１からのＰＷＭ信号によりトランジスタ
Ｑ３１がスイッチングされ、これにより、トランス６１
の２次巻線に出力電圧が得られる。FIG. 10 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. As a specific circuit configuration, in the switching circuit 62, one end of the resistor Q32 and the resistor Q33 are connected to the gate terminal of the transistor Q31.
And one end of one resistor Q32 is connected to C
The other end of the resistor Q33 is grounded. In the switching circuit 62, the emitter terminal of the transistor Q31 is grounded, and the collector terminal is connected to one end of the primary winding of the transformer 61. An input voltage is applied to the other end of the primary winding of the transformer 61. And the switching circuit 6
2, the transistor Q31 is switched by the PWM signal from the CPU 21.
The output voltage is obtained in the secondary winding of.
【００８４】また、整流平滑回路６３では、トランス６
１の２次巻線の一端にダイオードＱ３４のアノード端子
が接続されており、当該ダイオードＱ３４のカソード端
子にはコンデンサＱ３５の一端及び検知回路６５の抵抗
Ｑ３７の一端及び抵抗Ｑ３６の一端が接続されている。
また、抵抗Ｑ３６の他端は負荷６６と接続されており、
当該負荷６６は接地されている。また、整流平滑回路６
３では、トランス６１の２次巻線の他端にコンデンサＱ
３５の他端が接続されており、当該２次巻線の他端及び
当該コンデンサＱ３５の他端には減算回路６４の一端が
接続されている。また、減算回路６４の他端は接地され
ている。そして、整流平滑回路６３では、ダイオードＱ
３４やコンデンサＱ３５によりトランス６１の２次巻線
に誘起される電圧が整流されて平滑される。The rectifying / smoothing circuit 63 includes a transformer 6
One end of the secondary winding is connected to the anode terminal of a diode Q34, and the cathode terminal of the diode Q34 is connected to one end of a capacitor Q35, one end of a resistor Q37 of the detection circuit 65, and one end of a resistor Q36. I have.
The other end of the resistor Q36 is connected to a load 66,
The load 66 is grounded. The rectifying and smoothing circuit 6
3, a capacitor Q is connected to the other end of the secondary winding of the transformer 61.
The other end of the subtraction circuit 64 is connected to the other end of the secondary winding and the other end of the capacitor Q35. The other end of the subtraction circuit 64 is grounded. In the rectifying / smoothing circuit 63, the diode Q
The voltage induced in the secondary winding of the transformer 61 by the capacitor 34 and the capacitor Q35 is rectified and smoothed.
【００８５】また、検知回路６５では、抵抗Ｑ３７の他
端が抵抗Ｑ３８の一端及びフィードバックを用いた演算
増幅器Ｑ３９の入力端と接続されており、抵抗Ｑ３８の
他端は接地されている。また、演算増幅器Ｑ３９の出力
端は検知回路６５の出力端に相当しており、当該出力端
は抵抗Ｑ４０を介してＣＰＵ２１と接続されている。そ
して、検知回路６５では、負荷６６へ供給される電圧値
に対応した電圧値が演算増幅器Ｑ３９により検出され
て、当該検出値がＣＰＵ２１へ送られる。ここで、トラ
ンス６１やスイッチング回路６２や整流平滑回路６３や
検知回路６５や負荷６６の構成や動作は、例えば上記第
２実施例の図５に示したものと同様である。In the detection circuit 65, the other end of the resistor Q37 is connected to one end of the resistor Q38 and the input end of the operational amplifier Q39 using feedback, and the other end of the resistor Q38 is grounded. The output terminal of the operational amplifier Q39 corresponds to the output terminal of the detection circuit 65, and the output terminal is connected to the CPU 21 via the resistor Q40. Then, in the detection circuit 65, a voltage value corresponding to the voltage value supplied to the load 66 is detected by the operational amplifier Q39, and the detected value is sent to the CPU 21. Here, the configuration and operation of the transformer 61, the switching circuit 62, the rectifying / smoothing circuit 63, the detection circuit 65, and the load 66 are the same as those shown in FIG. 5 of the second embodiment, for example.
【００８６】本例では、減算回路６４がトランス６１の
２次巻線の一端（本例では、低電圧側）に接続されて設
けられており、具体的には、上記図１０に示されるよう
に、当該減算回路６４の一端がトランス６１の２次巻線
の前記一端及び整流平滑回路６３中のコンデンサの一端
と接続されているとともに、当該減算回路６４の他端が
グラウンド（接地端）に接続されている。また、本例で
は、減算回路６４は例えば抵抗から構成されている。In this embodiment, the subtraction circuit 64 is provided so as to be connected to one end of the secondary winding of the transformer 61 (in this embodiment, on the low voltage side). Specifically, as shown in FIG. In addition, one end of the subtraction circuit 64 is connected to the one end of the secondary winding of the transformer 61 and one end of the capacitor in the rectifying / smoothing circuit 63, and the other end of the subtraction circuit 64 is connected to ground (ground end). It is connected. Further, in the present example, the subtraction circuit 64 is composed of, for example, a resistor.
【００８７】本例のようにトランス６１の出力側とグラ
ウンドとの間に減算回路（本例では、抵抗）６４を設け
た構成では、例えば負荷６６の接地端（高圧電源部の出
力端Ｂとは反対側の端）と当該減算回路６４を構成する
抵抗に接続される接地端とが電気的につながっていると
考えられ、これにより、整流平滑回路６３からの出力電
圧が負荷６６へ供給されるに際して、当該出力電圧が当
該抵抗６４に流れる電流分（つまり、電圧降下分）だけ
低減させられる。このように、本例の減算回路６４の接
続位置を採用した場合においても、例えば上記第３実施
例や上記第４実施例で示した高圧電源装置の場合と同様
に、負荷６６に与える出力電圧の大きさを低減させるこ
とができる。In the configuration in which the subtraction circuit (in this example, a resistor) 64 is provided between the output side of the transformer 61 and the ground as in this example, for example, the ground terminal (the output terminal B of the high-voltage power supply unit) Is considered to be electrically connected to the ground terminal connected to the resistor constituting the subtraction circuit 64, whereby the output voltage from the rectifying / smoothing circuit 63 is supplied to the load 66. In this case, the output voltage is reduced by the amount of current flowing through the resistor 64 (that is, the amount of voltage drop). As described above, even when the connection position of the subtraction circuit 64 of the present embodiment is adopted, the output voltage applied to the load 66 is similar to the case of the high-voltage power supply device shown in the third embodiment or the fourth embodiment. Can be reduced.
【００８８】以上のように、本例の高圧電源装置におい
ても、例えば上記第３実施例や上記第４実施例で示した
高圧電源装置と同様に、不安定な出力領域の影響を小さ
くすることができるとともに、安定な出力領域を用いて
広範な範囲で出力電圧を可変に制御することができる。As described above, in the high-voltage power supply according to the present embodiment as well, for example, as in the high-voltage power supply according to the third and fourth embodiments, the influence of the unstable output region is reduced. The output voltage can be variably controlled over a wide range using a stable output region.
【００８９】次に、本発明の第８実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第７実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第７実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high-voltage power supply using a digital control system according to an eighth embodiment of the present invention will be described. The configuration and operation of the high-voltage power supply device of the present embodiment are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the seventh embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the seventh embodiment will be described in detail below.
【００９０】図１１には、本例の高圧電源装置を構成す
る高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示し
てある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上
記図３の場合と同じものを示している。また、トランス
６１、スイッチング回路６２、整流平滑回路６３、検知
回路６５、負荷６６の構成や動作は例えば上記第７実施
例の図１０に示したものと同様であるため、これらを上
記第７実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。ま
た、本例の回路を構成する各回路素子Ｑ３１〜Ｑ４０の
構成や動作についても例えば上記第７実施例の図１０に
示したものと同様であるため、これらを上記第７実施例
の場合と同じ符号を用いて示してある。FIG. 11 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. The configuration and operation of the transformer 61, the switching circuit 62, the rectifying and smoothing circuit 63, the detection circuit 65, and the load 66 are the same as those shown in FIG. 10 of the seventh embodiment, for example. It is shown using the same reference numerals as in the example. The configuration and operation of each of the circuit elements Q31 to Q40 constituting the circuit of this embodiment are also the same as those shown in FIG. 10 of the seventh embodiment, for example. They are indicated using the same reference numerals.
【００９１】本例では、減算回路７１が例えば定電圧素
子７１ａと抵抗７１ｂとを並列に設けた回路から構成さ
れており、具体的には、当該定電圧素子７１ａの一端及
び当該抵抗７１ｂの一端がトランス６１の２次巻線の一
端（本例では、低電圧側）に接続されているとともに、
当該定電圧素子７１ａの他端及び当該抵抗７１ｂの他端
がグラウンド（接地端）に接続されている。また、本例
では、定電圧素子７１ａとしては、例えば上記第１実施
例や上記第２実施例の場合と同様に、ツェナーダイオー
ドが用いられており、負荷６６に与える出力電圧を低減
する向きで設けられている。In this example, the subtraction circuit 71 is constituted by a circuit in which a constant voltage element 71a and a resistor 71b are provided in parallel, and more specifically, one end of the constant voltage element 71a and one end of the resistor 71b. Is connected to one end (in this example, the low voltage side) of the secondary winding of the transformer 61,
The other end of the constant voltage element 71a and the other end of the resistor 71b are connected to ground (ground end). Further, in this example, a zener diode is used as the constant voltage element 71a, for example, as in the case of the first embodiment and the second embodiment, and the output voltage applied to the load 66 is reduced. Is provided.
【００９２】この構成では、減算回路７１を構成する定
電圧素子７１ａにおける降伏電圧により所定の閾値以下
の大きさの出力電圧が負荷６６に与えられないようにす
る一方、当該閾値を超える大きさの出力電圧を低減させ
て負荷６６に与えることが実現されるとともに、減算回
路７１を構成する抵抗７１ｂにおける電圧降下により負
荷６６に与えられる出力電圧を低減させることができ
る。つまり、本例の減算回路７１では、例えば上記第１
実施例や上記第２実施例で示した減算回路を構成する定
電圧素子により得られる効果と同様な効果を得ることが
できるとともに、例えば上記第３実施例や上記第４実施
例で示した減算回路を構成する抵抗により得られる効果
と同様な効果を得ることができる。In this configuration, the breakdown voltage of the constant voltage element 71a constituting the subtraction circuit 71 prevents an output voltage having a magnitude equal to or less than a predetermined threshold from being supplied to the load 66. The output voltage can be reduced and applied to the load 66, and the output voltage applied to the load 66 can be reduced due to the voltage drop in the resistor 71b constituting the subtraction circuit 71. That is, in the subtraction circuit 71 of this example, for example, the first
The same effect as that obtained by the constant voltage element constituting the subtraction circuit shown in the embodiment and the second embodiment can be obtained, and for example, the subtraction shown in the third embodiment and the fourth embodiment can be obtained. An effect similar to the effect obtained by the resistors constituting the circuit can be obtained.
【００９３】以上のように、本例の高圧電源装置では、
例えば不安定な出力領域をカットすることやその影響を
小さくすることができるとともに、安定な出力領域（好
ましい態様としては、安定な出力領域のみ）を用いて広
範な範囲で出力電圧を可変に制御することができる。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment,
For example, it is possible to cut an unstable output region and reduce its influence, and variably control an output voltage in a wide range using a stable output region (preferably, only a stable output region). can do.
【００９４】次に、本発明の第９実施例に係るデジタル
制御方式を用いた高圧電源装置を説明する。なお、本例
の高圧電源装置の構成や動作は、例えば減算回路の構成
や動作が異なる点を除いては、上記第７実施例に係る高
圧電源装置の構成や動作と同様であるため、本例では、
上記第７実施例の場合と異なる構成や動作についてのみ
以下で詳しく説明する。Next, a high voltage power supply using a digital control system according to a ninth embodiment of the present invention will be described. The configuration and operation of the high-voltage power supply device of the present embodiment are the same as the configuration and operation of the high-voltage power supply device according to the seventh embodiment except that, for example, the configuration and operation of the subtraction circuit are different. In the example,
Only the configuration and operation different from those in the seventh embodiment will be described in detail below.
【００９５】図１２には、本例の高圧電源装置を構成す
る高圧電源部及び出力負荷の具体的な回路構成例を示し
てある。なお、同図中の各符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上
記図３の場合と同じものを示している。また、トランス
６１、スイッチング回路６２、整流平滑回路６３、検知
回路６５、負荷６６の構成や動作は例えば上記第７実施
例の図１０に示したものと同様であるため、これらを上
記第７実施例の場合と同じ符号を用いて示してある。ま
た、本例の回路を構成する各回路素子Ｑ３１〜Ｑ４０の
構成や動作についても例えば上記第７実施例の図１０に
示したものと同様であるため、これらを上記第７実施例
の場合と同じ符号を用いて示してある。FIG. 12 shows a specific circuit configuration example of the high-voltage power supply unit and the output load constituting the high-voltage power supply device of this embodiment. It should be noted that reference numerals A, B, C, D, and E in FIG. 3 indicate the same components as those in FIG. The configuration and operation of the transformer 61, the switching circuit 62, the rectifying and smoothing circuit 63, the detection circuit 65, and the load 66 are the same as those shown in FIG. 10 of the seventh embodiment, for example. It is shown using the same reference numerals as in the example. The configuration and operation of each of the circuit elements Q31 to Q40 constituting the circuit of this embodiment are also the same as those shown in FIG. 10 of the seventh embodiment, for example. They are indicated using the same reference numerals.
【００９６】本例では、減算回路７２が例えば定電圧電
源から構成されており、具体的には、負荷６６に与える
出力電圧を低減する向きで、当該定電圧電源７２の一端
がトランス６１の２次巻線の一端（本例では、低電圧
側）に接続されているとともに、当該定電圧電源７２の
他端がグラウンド（接地端）に接続されている。この構
成では、減算回路７２を構成する定電圧電源により発生
させられる電圧分だけ負荷６６に与えられる出力電圧を
低減させることができる。つまり、本例の減算回路７２
では、例えば上記第５実施例や上記第６実施例で示した
減算回路を構成する定電圧電源により得られる効果と同
様な効果を得ることができる。In this embodiment, the subtraction circuit 72 is constituted by, for example, a constant voltage power supply. Specifically, one end of the constant voltage power supply 72 is connected to the transformer 61 so as to reduce the output voltage applied to the load 66. The other end of the constant voltage power supply 72 is connected to the ground (ground end) while being connected to one end of the next winding (in this example, the low voltage side). With this configuration, the output voltage applied to the load 66 can be reduced by the voltage generated by the constant voltage power supply included in the subtraction circuit 72. That is, the subtraction circuit 72 of the present example
Thus, for example, an effect similar to that obtained by the constant voltage power supply constituting the subtraction circuit shown in the fifth embodiment or the sixth embodiment can be obtained.
【００９７】以上のように、本例の高圧電源装置では、
例えば上記第５実施例や上記第６実施例で示した高圧電
源装置の場合と同様に、不安定な出力領域をカットする
ことが可能であるとともに、安定な出力領域を用いて広
範な範囲で出力電圧を可変に制御することができる。な
お、本例のような高圧電源装置においても、例えば上記
第５実施例や上記第６実施例で述べたのと同様に、転写
とクリーニングとを効率よく行うことができる構成とす
ることも可能である。As described above, in the high-voltage power supply of this embodiment,
For example, as in the case of the high-voltage power supply device shown in the fifth embodiment or the sixth embodiment, it is possible to cut the unstable output region, and use the stable output region to cover a wide range. The output voltage can be variably controlled. In the high-voltage power supply device of this embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which transfer and cleaning can be performed efficiently, for example, as described in the fifth embodiment and the sixth embodiment. It is.
【００９８】ここで、本発明に係る電源装置の構成とし
ては、必ずしも以上の実施例に示したものに限られるこ
とはなく、種々な構成が用いられてもよい。例えば、以
上の実施例では、好ましい態様として、トランスの２次
巻線から出力される交流電圧を整流平滑回路により整流
及び平滑して得られる直流電圧を減算回路により低減さ
せる構成を示したが、交流電圧についても例えばその波
形に同期させることで当該交流電圧の低減を実現するこ
とが可能である。Here, the configuration of the power supply device according to the present invention is not necessarily limited to the configuration shown in the above embodiment, and various configurations may be used. For example, in the above embodiment, as a preferred embodiment, a configuration is shown in which a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage output from a secondary winding of a transformer by a rectifying and smoothing circuit is reduced by a subtraction circuit. For example, the AC voltage can be reduced by synchronizing the AC voltage with its waveform.
【００９９】また、本発明に係る電源装置は、種々な分
野の電源装置として適用可能なものであるが、例えば電
子写真方式のプリンタや複写機等に備えられる電源装置
のように高圧や高精度や広範囲での電圧可変が要求され
るものに適用されて好適なものであり、例えばＣＲＴデ
ィスプレイの電源装置等に適用することも可能なもので
ある。The power supply device according to the present invention can be applied as a power supply device in various fields. For example, a power supply device of a high voltage or high precision such as a power supply device provided in an electrophotographic printer or copier is used. The present invention is preferably applied to a device requiring a wide range of voltage variation, and is also applicable to, for example, a power supply device of a CRT display.
【０１００】[0100]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電源
装置によると、入力電圧が一端に印加される１次巻線と
２次巻線とを有するトランスと、１次巻線の他端に直列
に接続されたスイッチング回路とを備え、当該スイッチ
ング回路によるスイッチングにより２次巻線に出力電圧
を得るに際して、２次巻線の出力側に設けられた減算回
路が２次巻線からの出力電圧を低減させるようにしたた
め、例えば不安定な出力領域をカット或いはその影響を
小さくすることができるとともに、例えば安定な出力領
域を用いて広範な範囲で出力電圧を可変に制御すること
が可能となる。As described above, according to the power supply device of the present invention, the transformer having the primary winding and the secondary winding to which the input voltage is applied to one end, and the other end of the primary winding And a switching circuit connected in series with the switching circuit. When an output voltage is obtained on the secondary winding by switching by the switching circuit, a subtraction circuit provided on the output side of the secondary winding outputs an output from the secondary winding. Since the voltage is reduced, for example, the unstable output region can be cut or its influence can be reduced, and for example, the output voltage can be variably controlled over a wide range using the stable output region. Become.
【０１０１】また、本発明に係る電源装置では、上記の
ような構成において、トランスの２次巻線に接続された
整流平滑回路が当該２次巻線に誘起される電圧を整流し
て平滑するとともに、当該整流平滑回路に接続されたツ
ェナーダイオードから減算回路を構成して、当該ツェナ
ーダイオードが整流平滑回路からの出力電圧を低減させ
るようにしたため、例えば上記した不安定な出力領域に
おける出力電圧をゼロに低減して当該不安定な出力領域
をカットすることができるとともに、例えば上記した安
定な出力領域における出力電圧を所定の大きさ低減させ
て出力することにより広範な範囲で出力電圧を可変にす
ることが可能となる。Further, in the power supply device according to the present invention, in the above configuration, the rectifying and smoothing circuit connected to the secondary winding of the transformer rectifies and smoothes the voltage induced in the secondary winding. At the same time, a subtraction circuit is configured from the Zener diode connected to the rectifying / smoothing circuit, so that the Zener diode reduces the output voltage from the rectifying / smoothing circuit. It is possible to cut the unstable output region by reducing the output voltage to zero, and also to make the output voltage in the above-mentioned stable output region reduced by a predetermined amount and output the output voltage in a wide range. It is possible to do.
【図１】 本発明の第１実施例に係る高圧電源装置のブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a high-voltage power supply according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 ＰＷＭ信号のデューティ値と出力電圧値との
関係の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between a duty value of a PWM signal and an output voltage value.
【図３】 本発明の第１実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the high-voltage power supply device according to the first embodiment of the present invention.
【図４】 ＰＷＭ信号のデューティ値を制御する処理の
フローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart of a process for controlling a duty value of a PWM signal.
【図５】 本発明の第２実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第３実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第４実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の第５実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の第６実施例に係る高圧電源装置の回
路構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１０】 本発明の第７実施例に係る高圧電源装置の
回路構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１１】 本発明の第８実施例に係る高圧電源装置の
回路構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１２】 本発明の第９実施例に係る高圧電源装置の
回路構成例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a high-voltage power supply device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図１３】 従来例に係る電源装置の構成例を示す図で
ある。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply device according to a conventional example.
【図１４】 シャントレギュレータ方式を用いた従来例
に係る電源装置の構成例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply device according to a conventional example using a shunt regulator method.
【図１５】 入力電圧制御方式を用いた従来例に係る電
源装置の構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply device according to a conventional example using an input voltage control method.
【図１６】 スイッチ素子に印加されるオン信号と流れ
る電流の波形の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of an ON signal applied to a switch element and a waveform of a flowing current;
【図１７】 ＰＷＭ信号のデューティ値と高電圧出力値
との関係の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a relationship between a duty value of a PWM signal and a high voltage output value.
１・・高圧電源部、 ２・・ＭＣＵ、 ３、３６、４
６、６６・・負荷、１１、３１、４１、６１・・トラン
ス、１２、３２、４２、６２・・スイッチング回路、１
３、３３、４３、６３・・整流平滑回路、１４、３４、
４４、５１〜５４、６４、７１、７２・・減算回路、１
５、３５、４５、６５・・検知回路、 ２１・・ＣＰ
Ｕ、 Ｋ２・・接地、Ｋ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６〜Ｑ９、
Ｑ１１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２６〜Ｑ２８、Ｑ３０、Ｑ
３２、Ｑ３３、Ｑ３６〜Ｑ３８、Ｑ４０・・抵抗、Ｋ
３、Ｑ１、Ｑ２１、Ｑ３１・・トランジスタ、Ｋ４、Ｑ
４、Ｑ２４、Ｑ３４・・ダイオード、Ｋ５、Ｑ５、Ｑ２
５、Ｑ３５・・コンデンサ、Ｋ６、Ｑ１０、Ｑ２９、Ｑ
３９・・演算増幅器、1. High voltage power supply unit, 2. MCU, 3, 36, 4
6, 66 load, 11, 31, 41, 61 transformer, 12, 32, 42, 62 switching circuit, 1
3, 33, 43, 63 ··· Rectifying smoothing circuit, 14, 34,
44, 51 to 54, 64, 71, 72... Subtraction circuit, 1
5, 35, 45, 65 detection circuit, 21 CP
U, K2 ... ground, K1, Q2, Q3, Q6-Q9,
Q11, Q22, Q23, Q26-Q28, Q30, Q
32, Q33, Q36-Q38, Q40 ... resistance, K
3, Q1, Q21, Q31 ··· transistor, K4, Q
4, Q24, Q34 ··· diode, K5, Q5, Q2
5, Q35 ・ ・ Capacitor, K6, Q10, Q29, Q
39 ··· Operational amplifier,
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