[发明专利]开关模式电源装置及其驱动方法

说明书

本案是申请日为2007年5月25日、申请号为200710104291.9、发明名称为“开关模式电源装置及其图像形成设备和驱动方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的方面涉及开关模式电源（SMPS）装置、包括该SMPS装置的图像形成设备、和驱动该SMPS装置的方法。更具体地说，本发明的方面涉及能够防止由于阻抗变化导致的电磁干扰发生并减少功耗的开关模式电源装置、包括该SMPS装置的图像形成设备、和驱动该SMPS装置的方法。

背景技术

诸如打印机、影印机（photocopier）、传真机、以及能够将几种不同的办公设备的功能组合到单个机器中的多功能装置的图像形成设备是通过执行与输入数据对应的打印操作而在打印介质上打印图像的装置。

图像形成设备需要电源装置来将AC输入电压转换为DC输出电压并将DC输出电压供应到诸如打印控制部分或打印引擎部分的各部分，在打印介质上打印图像，并排出在其上形成图像的打印介质，其中打印控制部分具有用以控制打印操作的微控制器，打印引擎部分收纳一堆诸如打印纸的打印介质。

开关模式电源（SMPS）装置对商用AC整流并将其平滑为DC，然后将该DC转换为诸如100kHz的高频，从而可利用变压器获得合适的电压。

控制SMPS装置的输出电压的方法通常包括：根据输出电压变化控制开关脉冲的占空比的脉宽调制（PWM）方法、控制开关脉冲的频率的方法、和控制开关脉冲的相位的方法。

最近，图像形成设备的功能已经多样化和复杂化，并且非常需要减少其电功耗。因此，已经尝试了各种方法来减少SMPS装置的电功耗。

作为一种减少电功耗的方式，已经将准谐振控制施加到SMPS装置上。

下面将简要描述准谐振控制方法。

图6是图示了根据相关技术的执行准谐振控制的SMPS装置的一部分的电路图。图7是图示了图6的SMPS装置中的波形的图，以及图8是说明SMPS装置响应于图7中图示的波形而进行的操作的图。

在准谐振控制中，MOS晶体管（M_TR）通过在跨越M_TR的电压差达到从导通状态切换到截止状态期间的最小电压时开始导通状态，而触发一新循环。因此，当M_TR中的电功耗减少时，SMPS装置的电功耗也减少。

参考图6至8，控制器（IC）响应于电源电压VCC而输出预定频率的开关信号来控制M_TR的开关。因此，从外部电源获得的DC输入电压DC_IN被整流和平滑化，并且其根据在图7的上半部分所示的（在图6的点P3检测到的）开关信号而以预定的脉冲波形被供应到变压器的初级绕组L11。

因此，在变压器的次级绕组L12处生成与开关信号基本上具有相同频率的原始（primitive）开关信号，其在由次级绕组L12的电感和电容器C11的电容形成的谐振频率上谐振，并按照在图6的点P4处检测的、图7的下半部分所示的脉冲波形被输入到控制器IC。生成该原始开关信号，并且该原始开关信号根据用于控制M_TR的开关的预定频率的开关信号来接收反馈。术语“原始开关信号”在这里指的是为了输出开关信号而利用准谐振控制方法先前生成的信号。

图6中的电路还包括如图6所示连接的电阻器R11、R12、R13、R14、和R15。

控制器IC例如通过检测具有诸如0电压的参考电压的开关信号的电压、并例如在供应低于0电压的开关信号的时间段超过诸如8μs的参考时间时输出开关信号到M_TR，来使用准谐振控制驱动SMPS装置。

然而，具有上述配置的SMPS装置的问题在于，谐振根据电感和电容继续，直到重置了磁心（core）为止。此外，因为只要控制器IC检测到0电压并且电压处于0之下多于参考时间，都输出开关信号，所以当利用SMPS装置的输出驱动轻负载时，感应电流低并且开关频率增加。

从低频信号中的谐波检测到电磁干扰（EMI）。然而，该EMI是从高频信号中的初始频率分量中检测到的，这导致开关频率的增加和EMI特性的恶化。

因此，当以较短间隔输出开关信号时，与提供重负载时相比，M_TR的导通和截止操作随着轻负载的提供而增加，这接着增加了M_TR和SMPS装置的功耗。

发明内容

根据本发明的各方面，提供了能够防止由于负载的阻抗变化导致的EMI恶化并减少SMPS装置中的电功耗的开关模式电源（SMPS）装置；包括该SMPS装置的图像形成设备；和驱动该SMPS装置的方法。