开关模式电源装置及其图像形成设备和驱动方法

专利名称：开关模式电源装置及其图像形成设备和驱动方法
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 关脉沖的占空比的脉宽调制(PWM)方法、控制开关脉沖的频率的方法、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Lll。的原始(primitive)开关信号，其在由次级绕组L12的电感和电容器Cll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一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4言号。图6中的电路还包括如图6所示连接的电阻器Rll、 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8 |i s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一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。根据本发明的一方面，开关模式电源(SMPS)装置包括功率转换部分， 根据开关信号而将输入电压转换为输出电压，并基于通过接收输出电压的负 载所汲取的功率来输出在改变开关信号的频率时使用的原始开关信号；谐振 电路，根据负载阻抗的变化使用可变谐振频率来改变原始开关信号的占空比； 以及信号控制部分，比较根据可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参 考电压，并且在原始开关信号的电压保持低于参考电压长于参考时间时，改 变开关信号的频率并输出具有改变后的频率的开关信号。根据本发明的一方面，所述谐振电路包括阻抗检测部分，检测负载阻 抗的变化，并根据检测到的阻抗来输出占空比控制信号；以及占空比调整部 分，响应于占空比控制信号而改变原始开关信号的占空比。根据本发明的一方面，该占空比调整部分包括第一电容器，用以谐振 该原始开关信号；第一开关部分，响应于占空比控制信号而被激活；以及第 二电容器，与第一开关部分串联连接，第二电容器与第一开关部分的串联连 接被并联连接到第一电容器，使得当第一开关部分被激活时，第二电容器与 第 一 电容器合作而形成谐振电路的可变谐振频率。根据本发明的一方面，该阻抗检测部分包括第三电容器，其被形成为具 有根据负载阻抗的变化改变的充电电压，并输出该充电电压作为占空比控制 信号。根据本发明的一方面，该SMPS装置还包括过电流检测部分，其在过电 流流过该功率转换部分时，输出过电流检测信号到该信号控制部分。根据本发明的一方面，该谐振电路与该过电流检测部分并联连接。根据本发明的一方面，该功率转换部分还包括第二开关部分，其通过响 应所述开关信号被激活，来改变输入电压。根据本发明的一方面，该功率转换部分包括初级绕组，向其供应输入 电压；第一次级绕组，耦接到初级绕组，并感应输出电压；以及第二次级绕 组，耦接到初级绕组，并感应原始开关信号。根据本发明的一方面，所述谐振电路包括第一电容器，连接到第二次 级绕组，并输出所谐振的原始开关信号；第二电容器；以及第一晶体管，与 第二电容器串联连接，第一晶体管和第二电容器的串联连接与第一电容器并 联连接，该第一晶体管根据负载阻抗的变化而被激活，以选择性地并联连接 第一电容器和第二电容器。根据本发明的一方面，该功率转换部分还包括第二晶体管，其响应于开 关信号而改变被供应到初级绕组的输入电压。根据本发明的 一方面，该SMPS装置还包括连接到第二晶体管的电阻器， 当过电流在初级绕组中流动时，该电阻器向信号控制部分输出该电阻器两端 的电压差作为过电流检测信号。根据本发明的一方面，该谐振电路还包括与电阻器并联连接的第三电容 器，其根据基于负载阻抗变化改变的该电阻器两端的电压差而被充电到某一 电压，并向第一晶体管输出该充电电压作为占空比控制信号。根据本发明的一方面，提供了一种图像形成设备，接收输入电压和打印数据，并根据该打印数据执行打印，该图像形成设备包括打印控制部分， 接收打印数据并将该打印数据转换为位像；打印引擎部分，将该位 像打印到打印介质上；以及开关模式电源(SMPS)装置，其根据开关信号而 将输入电压转换为打印控制部分和打印引擎部分所接收的一个或多个输出电 压，并根据打印控制部分和打印引擎部分的操作模式来改变开关信号的频率。根据本发明的一方面，所述操作模式包括打印模式，其中打印引擎部 分和打印控制部分被激活，并操作以在打印介质上打印位像；和待机模 式，其中打印引擎部分和打印控制部分被停用；以及其中该SMPS装置在待 机模式中改变该开关信号的频率。根据本发明的一方面，所述SMPS装置包括功率转换部分，根据开关 信号将输入电压转换为一个或多个输出电压，并基于用于接收所述一个或多 个输出电压的打印引擎部分和打印控制部分所汲取的功率来输出在改变开关 信号的频率时使用的原始开关信号；谐振电路，根据用于接收所述一个或多 个输出电压的打印引擎部分和打印控制部分的阻抗变化，使用可变谐振频率 改变该原始开关信号的占空比；以及信号控制部分，比较根据可变谐振频率 谐振的原始开关信号的电压和参考电压，并且在原始开关信号的电压保持低 于参考电压长于一参考时间时，改变开关信号的频率并输出具有改变后的频 率的开关信号。根据本发明的一方面，提供了一种驱动开关模式电源(SMPS)装置的方 法，该SMPS装置根据开关信号而将输入电压转换为输出电压，并将输出电
压提供给负载，该方法包括确定负载阻抗的变化；以及当提供给负载的功 率被确定为减少时，改变开关信号的频率。根据本发明的一方面，所述改变开关信号的频率的步骤包括生成在改 变开关信号的频率时使用的原始开关信号；改变谐振频率，以改变原始开关 信号的占空比；以及根据改变后的谐振频率来谐振该原始开关信号。根据本发明的一方面，所述改变开关信号的频率的步骤包括比较根据 可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参考电压；以及当原始开关信号 的电压保持低于参考电压长于一参考时间时，改变开关信号的频率并输出具 有改变后的频率的开关信号。根据本发明的一方面，所述改变谐振频率的步骤包括增加确定谐振频 率的电容，从而改变原始开关信号的占空比。根据本发明的一方面， 一种开关模式电源(SMPS)装置包括功率转换 部分，用于接收输入电压，接收具有受控频率的开关信号，根据具有受控频 率的该开关信号将输入电压转换为输出电压，将输出电压输出到负载，以及 基于该负载所汲取的功率来输出在控制具有受控频率的该开关信号的频率时 使用的原始开关信号；谐振电路，用于接收原始开关信号，将原始开关信号 谐振在由负载所汲取的功率确定的谐振频率上，以及输出所谐振的原始开关 信号；以及信号控制部分，用于接收所谐振的原始开关信号，生成开关信号， 根据所谐振的原始开关信号来控制开关信号的频率；以及向该功率转换部分 输出具有受控频率的开关信号。本发明的其它方面和/或优点部分地将在接下来的描述中陈述、部分地将 从该描述中显而易见、或者可通过实践本发明而获知。


根据接下来结合附图对本发明的实施例进行的描述，本发明的以上和/ 或其它方面和优点将会变得更加明显和易于理解，其中 图1是根据本发明一方面的图像形成设备的框图； 图2是根据本发明一方面的图1的开关才莫式电源(SMPS)装置的框图； 图3是根据本发明一方面的图2的SMPS装置的一部分的电路图； 图4是根据本发明一方面的SMPS装置的又一个电路图； 图5是用以说明本发明一方面的图3和4的SMPS装置的操作的波形图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是图示了在根据相关技术的图6的SMPS装置中的波形的图；以及 图8是说明根据相关技术的图6的SMPS装置响应于图7中图示的波形 而进行的操作的图。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中示出了其示例的本发明的实施例，在附图中相 同的参考符号始终指的是相同的元件。下面通过参考图来描述这些实施例以 说明本发明。图l是根据本发明一方面的图像形成设备的框图。参考图1,根据本发明一方面的图像形成设备100包括开关模式电源 (SMPS)装置200、打印控制部分300、和打印引擎部分400。SMPS装置200将AC输入电压(AC—IN)转换为DC，使DC电压降压， 并向图像形成设备100的打印控制部分300和打印引擎部分400提供DC输 出电压DC1、 DC2。根据本发明一方面，SMPS装置200使用PWM变换方法，以便将输出 电压DC1、 DC2输出到布置在图像形成设备100内的打印控制部分300和打 印引擎部分400;并使用准谐振控制方法，来减少在操作内部元件时的电功 耗，以生成电源部分200的输出电压DC1、 DC2。根据本发明一方面，当SMPS装置200根据准谐振控制方法操作时， SMPS装置200检测阻抗变化，以便防止根据负载的阻抗变化引起的电磁干 扰(EMI)恶化，其中该负载诸如为与SMPS装置200连接、并从SMPS装 置200接收输出电压DC1、 DC2的打印控制部分300和打印引擎部分400; 并且该SMPS装置200 #^居检测而自适应地控制开关信号的频率以生成输出 电压DC1、 DC2。将结合图2至5描述关于SMPS装置200的详细描述。打印控制部分300由从SMPS装置200输出的第一 DC输出电压DC1驱 动，并控制图像形成设备100的整体操作，诸如从用户接收打印数据、将所 接收的打印数据转换为位像、以及输出驱动控制信号以控制打印引擎部 分400的相应部件。
更具体他，打印控制部分300控制打印引擎部分400的整体操作，包括 打印介质的装载和输送、根据位像在打印介质上形成图像；并且还控制 图像形成设备100的整体操作，包括确定诸如卡纸等的打印错误。打印控制部分300还控制打印引擎部分400,以在待机模式操作，并且 在没有输入打印数据时不执行任何打印操作。如果图像形成设备100例如为激光打印机，则打印引擎部分400包括光 敏鼓、显影装置、熔凝器(fuser)、和用于向光敏鼓发射激光束的激光扫描单 元(LSU)。打印引擎部分400的元件是根据从SMPS装置200输出的第二 DC电压 DC2和从打印控制部分300输出的控制信号来驱动的，并基于从打印控制部 分300接收的位像而在打印介质上形成图像。根据本发明的一个方面，当打印控制部分300和打印引擎部分400在待 机模式中操作时，SMPS装置200的负载阻抗降低，并且SMPS装置200根 据负载改变来控制开关信号的频率以生成输出电压DC1、 DC2。在这个具体示例中，提供一个SMPS装置200来生成第一和第二 DC输 出电压DC1、 DC2。然而，可提供两个SMPS装置200来独立地生成第一和 第二DC输出电压DC1、 DC2。可替换地， 一个SMPS装置200可取决于图 像形成设备100的元件的电压需求来生成多于两个DC输出电压。图2是根据本发明一方面的图1的SMPS装置的框图。参考图2，根据本发明一方面的SMPS装置200包括功率转换部分220、 谐振电路240、和信号控制部分260。SMPS装置200与图1图示的SMPS装置200具有相同的构造。更具体地，功率转换部分220接收通过对输入AC电压AC—IN进行整流 和平滑化而获得的输入电压DC一IN,降低电压DC—IN以获得输出电压DCl、 DC2,并向图像形成设备100的打印控制部分300和打印引擎部分400提供 DC输出电压DC 1 、 DC2,以在图像形成设备100内部使用。功率转换部分220执行控制，使得根据开关信号向SMPS 200供应输入 电压DC一IN。因此，输入电压DC_IN以脉冲波形被供应到功率转换部分220， 使得输入电压DC一IN的脉沖与0电压的脉冲交替发生。另外，功率转换部分220使用输入电压DC_IN生成原始开关信号以用于 改变开关信号的频率，并输出该原始开关信号。
谐振电路240包括阻抗检测部分242和占空比调整部分244。更具体地，阻抗检测部分242检测根据与功率转换部分220连接的打印 引擎部分400的操作模式而变化的阻抗，并输出占空比控制信号来控制原始 开关信号的占空比的调整。当功率转换部分220的负载阻抗增加时，输出具有高电压电平的占空比 控制信号，而当功率转换部分220的负载阻抗降低时，输出具有低电压电平 的占空比控制信号。占空比调整部分244根据从阻抗检测部分242输出的、具有根据功率转 换部分220的负载阻抗变化的电压电平的占空比控制信号，来控制从功率转 换部分220输出的原始开关信号的占空比。根据本发明的一方面，当供应具有高电压电平的占空比控制信号时停用 占空比调整部分244,使得原始开关信号基于预定谐振频率谐振并输出。当 供应具有低电压电平的占空比控制信号时激活占空比调整部分244,使得原 始开关信号基于变化谐振频率而谐振并输出，其中该变化谐振频率是与另一 谐振频率组合的预定谐振频率。信号控制部分260从谐振电路240接收具有变化的或不变的占空比的原 始开关信号，并生成开关信号以生成输出电压DC1、 DC2。信号控制部分260响应于具有变化占空比的原始开关信号，来改变开关 信号的频率，并输出具有变化频率的开关信号，并响应于具有不变占空比的 原始开关信号，来将开关信号频率保持不变，并输出具有不变频率的开关信—，下面将详细说明根据本发明一方面的SMPS 200的操作。图3是根据本发明一方面的图2的SMPS装置的一部分的电路图，以及 图4是根据本发明一方面的SMPS装置的又一个电路图。更具体地，图3示出了 SMPS装置的用以改变开关信号频率的部分的电 路图，其中SMPS装置采用准谐振控制来试图减少功耗，以及图4是示意性 示出以重新排列形式合并图3的电路的SMPS装置的整体结构的电路图。参考图2至4,根据本发明一方面的SMPS装置包括功率转换部分220、 谐^猿电^各240、信号控制部分260、和过电流;险测部分280。功率转换部分220包括变压器，该变压器包括初级绕组L1，通过其来 输入所述输入电压DC_IN;第一次级绕组L1，感应耦接到初级绕组L1，并
生成输出电压DC1、 DC2;以及第二次级绕组L3，感应耦接到初级绕组L1， 并生成原始开关信号。功率转换部分220包括MOS晶体管M—TR，其与初级绕组Ll串联连接， 并促使脉动输入电压DC_IN流过初级绕组Ll并感应耦接到次级绕组L2、L3。响应于开关信号而导通和截止M—TR,并且输入电压DCJN根据M_TR 的开关而以预定的脉沖波形脉动，并被供应到初级绕组L1。在次级绕组L2、 L3中形成感应电压，其是根据输入到初级绕组L1的输入电压DC—IN以及初 级和次级绕组L1、 L2、 L3的臣数比确定的下降电压。利用整流器Dl和电容器C4来整流和平滑化第一次级绕组L2中的感应 电压，并将其输出为输出电压DC1、 DC2,而第二次级绕组L3中的感应电压 作为原始开关信号被供应到谐振电路240，用于改变开关信号的频率。下面将说明与功率转换部分220连接的过电流^r测部分280。过电流检测部分280与M—TR的源极端连接，以检测过电流，并且在过 电流流过M_TR时向信号控制部分260提供过电流一企测信号。为此，过电流检测部分280包括与M—TR连接的电阻器R4、 R5,并向 信号控制部分260提供由电阻器R4、 R5划分的电压作为过电流检测信号。 更具体地，当过电流流过M一TR时，M—TR的源极端具有与正常状态相比相 对高的电压电平。该源极端的高电压被电阻器R4、 R5划分，并被供应到信 号控制部分260，使得当所接收的电压超过可接受范围时，信号控制部分260 中断开关信号并截止M_TR。因此，保护SMPS装置200内的部件免于过电、、六线。谐振电路240包括阻抗检测部分242和占空比调整部分244。 阻抗检测部分242相对于M一TR的源极端而与过电流检测部分280并联 连接。阻抗检测部分242检测功率转换部分220的负载阻抗，并输出占空比 调整信号。更具体地，当功率转换部分220的负载具有相对高的阻抗时，诸 如在其中连接到功率转换部分220的打印引擎部分400具有已增加的阻抗来 执行打印的打印模式中，在功率转换部分220的初级绕组Ll中流动的电流增 加，并因此流到阻抗一企测部分242的电流量也增加。相反，当功率转换部分220的负载具有相对低的阻抗时，诸如在待机模 式中时，在功率转换部分220的初级绕组L1中流动的电流量减少，并因此流 过阻抗^r测部分242的电流量也减少。
阻抗检测部分242包括电容器C3，用以4企测电流的变化，并输出占空比 控制信号。如上面说明的，在打印模式中，在电容器C3处形成相对高的电压 电平，而在待机模式中，在电容器C3处形成相对低的电压电平。将电容器 C3的充电电压作为占空比控制信号供应到占空比调整部分244。占空比调整部分244根据从阻抗检测部分242输出的占空比控制信号而 可变地形成谐振电路240的谐振频率。为此，占空比调整部分244包括第一 电容器C1、开关部分TR、和第二电容器C2。第一电容器Cl确定谐振电路240的谐振频率。开关部分TR例如可以是PNP类型晶体管，并从阻抗检测部分242接收 占空比控制信号，以及根据该占空比控制信号而被选择性地激活。更具体地，在打印模式中根据具有高电平电压的占空比控制信号而停用 开关部分TR,并且在这个情况下，由第一电容器C1来确定谐振电路240的谐振频率。第二电容器C2根据开关部分TR的开关，而与开关部分TR串联连接， 并进而与第一电容器C1并联连接、或者从第一电容器C1断开。更具体地，在待机模式中根据具有低电压电平的占空比控制信号来激活开关部分TR，并在这个情况下，通过根据第一和第二电容器C1、 C2的组合 电容来组合第一电容器Cl的谐振频率和第二电容器C2的谐振频率，而确定 谐振电路240的谐振频率。换言之，根据第一电容器C1和第二电容器C2的 组合电容，将谐振电路240的谐振频率形成为可变的谐振频率。图3和4所示的电路还包括如图3和4所示连接的电阻器Rl、 R2、 R3、 R6、和R7。可以将信号控制部分260形成为一个集成电路(IC )。根据本发明的一方 面，可以将NCP 1207控制器用作信号控制部分260。信号控制部分260输出开关信号以控制功率转换部分220的M_TR的操 作，当接收到过电流检测部分280的过电流检测信号时中断开关信号，根据 功率转换部分220的负载的阻抗变化来改变开关信号的频率，并输出该结果。更具体地，信号控制部分260根据准谐振控制来生成并输出开关信号， 其中在准谐振控制中，当跨越M—TR的电压差达到从导通状态到截止状态的 改变期间的最小电压时，M_TR开始导通状态以便触发新的循环。此外，当在打印模式中停用谐振电路240的TR时，信号控制部分260
通过第一电容器C1接收其中根据谐振频率谐振的原始开关信号。结果，打印模式中的信号控制部分260输出与从谐振电路240输出的开关信号具有相同 频率的开关信号。相反，在待机模式中激活谐振电路240的TR,并因此信号 控制部分260接收根据基于第一和第二电容器Cl、 C2的组合电容所形成的 可变谐振频率而谐振的原始开关信号。结果，待机模式中的信号控制部分260 输出比从谐振电路240输出的开关信号具有更低频率的开关信号，并因此缩 短开关信号的输出间隔。下面将更详细地说明这一点。图5是用以说明根据本发明一方面的图3和4的SMPS装置的操作的波 形图。上部的图表示在图3和4的点P1处检测到的开关信号，而下部的图表 示在图3和4的点P2处检测到的原始开关信号。现在参考图3至5,谐振电路240在待机模式期间由于第二电容器C2而 具有可变谐振频率，并因此原始开关信号的占空比不同于图7中所示的那个。 换言之，根据相同的占空比来形成根据相关技术的图7的示例的脉冲，并因 此，由信号控制部分260读出的0电压周期C增加。例如，当将NCP1207控制器用作根据本发明的一方面的SMPS装置中的 信号控制部分260时，当检测到0电压并然后检测到0之下的电压多于8 |i s 时间时，输出开关信号。因此，对于现有技术中所示的原始开关信号，在8 M s时间之后输出开关信号另一方面，参考图5,由于原始开关信号的谐波在输出之前由于可变谐 振频率而被延迟了 一参考时间，所以可以延迟在输出开关信号之前的时间。 因此，形成了间隔A,其包括从检测到0电压起的8 ]us时间内检测到大于0 电压的时间点，并因此没有输出开关信号。然而，在间隔B中，其不包括从 检测到0电压起的8 m s时间内检测到大于0电压的时间点，根据原始开关信 号输出开关信号。根据本发明的一方面，通过调整第二电容器C2的电容来可变地形成原 始开关信号的占空比，使得可以调整将低于0电压的原始开关信号输出到信 号控制部分260的时间，并且可以在O电压检测时间段中中断来自信号控制 部分260的开关信号输出。因此，以低频率形成开关信号，并且减少了与频率成比例增加的EMI， 并且可以根据各个开关信号而在开关操作期间防止M—TR中的功率损耗。此外，根据准谐振控制方法，当负载的阻抗降低时，可以防止由于谐波
而与开关信号的频率增加成比例增加的EMI。此外，可以防止由于开关信号的频率增加和开关晶体管的开关操作而导致的功率损耗。尽管已经示出和描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员将 理解，可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下，在这些实施例中进行改 变，其中在权利要求以及其等效中限定了本发明的范围。
权利要求
1.一种开关模式电源(SMPS)装置，包括功率转换部分，根据开关信号将输入电压转换为输出电压，并基于由接收输出电压的负载所汲取的功率，来输出在改变开关信号的频率时使用的原始开关信号；谐振电路，根据负载阻抗的变化使用可变谐振频率来改变该原始开关信号的占空比；以及信号控制部分，比较根据可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参考电压，并且在原始开关信号的电压保持低于参考电压长于一参考时间时，改变开关信号的频率，并输出具有该改变后的频率的开关信号。
2. 如权利要求1所述的SMPS装置，其中所述谐振电路包括 阻抗4全测部分，检测负载阻抗的变化，并根据;^企测到的阻抗来输出占空比控制信号；以及占空比调整部分，响应于该占空比控制信号而改变该原始开关信号的占空比。
3. 如权利要求2所述的SMPS装置，其中该占空比调整部分包括 第一电容器，用以谐振该原始开关信号；第一开关部分，响应于占空比控制信号而被激活；以及 第二电容器，与第一开关部分串联连接，所述第二电容器与第一开关部 分的串联连接与第一电容器并联连接，使得当第一开关部分被激活时，第二 电容器与第 一 电容器合作而形成谐振电路的可变谐振频率。
4. 如权利要求2所述的SMPS装置，其中该阻抗检测部分包括第三电容 器，其被形成为具有根据负载阻抗的变化而改变的充电电压，并输出该充电 电压作为占空比控制信号。
5. 如权利要求1所述的SMPS装置，还包括过电流检测部分，其在过电 流流过该功率转换部分时，向该信号控制部分输出过电流4企测信号。
6. 如权利要求5所述的SMPS装置，其中所述谐振电路与过电流检测部 分并联连接。
7. 如权利要求1所述的SMPS装置，其中该功率转换部分还包括第二开 关部分，其通过响应于所述开关信号被激活来改变输入电压。
8. 如权利要求1所述的SMPS装置，其中该功率转换部分包括 初级绕组，向其供应输入电压；第一次级绕组，耦接到初级绕组，并感应输出电压；以及 第二次级绕组，耦接到初级绕组，并感应原始开关信号。
9. 如权利要求8所述的SMPS装置，其中该谐振电路包括 第一电容器，连接到第二次级绕组，并输出所谐振的原始开关信号； 第二电容器；以及第一晶体管，与第二电容器串联连接，所述第一晶体管和第二电容器的 串联连接与第二电容器并联连接，该第 一 晶体管根据负载阻抗的变化而被激 活，以选择性地并联连接第一电容器和第二电容器。
10. 如权利要求9所述的SMPS装置，其中该功率转换部分还包括第二 晶体管，其响应于开关信号而改变供应到初级绕组的输入电压。
11. 如权利要求IO所述的SMPS装置，还包括连接到第二晶体管的电阻 器，当过电流在初级绕组中流动时，该电阻器向信号控制部分输出该电阻器 两端的电压差作为过电流检须'M言号。
12. 如权利要求11所述的SMPS装置，其中该谐振电路还包括与电阻器 并联连接的第三电容器，其根据基于负载阻抗变化所改变的该电阻器两端的 电压差而被充电到某一电压，并向第一晶体管输出该充电电压作为占空比控 制信号。
13. —种图像形成设备，接收输入电压和打印数据，并根据该打印数据 执行打印，该图像形成设备包括打印控制部分，接收打印数据并将该打印数据转换为位像； 打印引擎部分，将该位像打印到打印介质上；以及开关模式电源(SMPS)装置，其根据开关信号而将输入电压转换为所述 打印控制部分和打印引擎部分所接收的一个或多个输出电压，并根据所述打 印控制部分和打印引擎部分的操作模式来改变开关信号的频率。
14. 如权利要求13所述的图像形成设备，其中所述操作模式包括 打印模式，其中所述打印引擎部分和打印控制部分被激活，并操作以在打印介质上打印位像；和待机模式，其中所述打印引擎部分和打印控制部分被停用；以及 其中该SMPS装置在待机模式中改变开关信号的频率。
15. 如权利要求13所述的图像形成设备，其中该SMPS装置包括 功率转换部分，才艮据开关信号将输入电压转换为一个或多个输出电压，并基于由接收所述一个或多个输出电压的打印引擎部分和打印控制部分所汲 取的功率，来输出在改变开关信号的频率时使用的原始开关信号；谐振电路，根据用于接收所述一个或多个输出电压的打印引擎部分和打 印控制部分的阻抗变化，使用可变谐振频率改变原始开关信号的占空比；以 及信号控制部分，比较根据可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参 考电压，并且在原始开关信号的电压保持低于参考电压长于一参考时间时， 改变开关信号的频率，并输出具有改变后的频率的开关信号。
16. —种驱动开关模式电源(SMPS)装置的方法，该SMPS装置根据 开关信号而将输入电压转换为输出电压，并将输出电压提供给负载，该方法 包括确定负载阻抗的变化；以及当提供给负载的功率被确定为减少时，改变开关信号的频率。
17. 如权利要求16的方法，其中所述改变开关信号的频率的步骤包括 生成在改变开关信号的频率时使用的原始开关信号； 改变谐振频率，以改变原始开关信号的占空比；以及根据改变后的谐振频率来谐振原始开关信号。
18. 如权利要求17所述的方法，其中所述改变开关信号的频率的步骤还包括比较根据可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参考电压；以及 当原始开关信号的电压保持低于参考电压长于一参考时间时，改变开关 信号的频率并输出具有改变后的频率的开关信号。
19. 如权利要求16的方法，其中所述改变谐振频率的步骤包括增加用 于确定谐振频率的电容，从而改变原始开关信号的占空比。
20. —种开关模式电源(SMPS)装置，包括 功率转换部分，用于才妾收输入电压，接收具有受控频率的开关信号，根据具有受控频率的该开关信号，将输入电压转换为输出电压， 将输出电压输出到负载，以及基于该负载所汲取的功率，来输出在控制具有受控频率的该开关信号的频率时使用的原始开关信号；谐振电路，用于 接收原始开关信号，以由负载所汲取的功率确定的谐振频率谐振该原始开关信号，以及输出所谐振的原始开关信号；以及 信号控制部分，用于接收所谐振的原始开关信号， 生成开关信号，根据所谐振的原始开关信号来控制开关信号的频率，以及 向功率转换部分输出具有受控频率的开关信号。
21. 如权利要求20所述的SMPS装置，其中该功率转换部分包括 初级绕组，接收输入电压；第一次级绕组，感应耦接到初级绕组，其输出输出电压；以及 第二次级绕组，感应耦接到初级绕组，其输出原始开关信号。
22. 如权利要求20所述的SMPS装置，其中该谐振电路当负载所汲取的功率满足第一功率条件时，以第一谐振频率谐振该原始 开关信号，从而使得该原始开关信号具有第一占空比；以及当负载所汲取的功率满足第二功率条件时，以第二谐振频率谐振该原始 开关信号，从而使得该原始开关信号具有第二占空比。
23. 如权利要求22所述的SMPS装置，其中该第一功率条件是其中负载汲取在负载的正常操作中消耗的正常功率量的功率条件；其中该第二功率条件是其中负载汲取在负载的待机操作中消耗的待机功率量的功率条件；以及其中该待机功率量小于该正常功率量。
24. 如权利要求22所述的SMPS装置，其中具有第一占空比的原始开关 信号在第一预定间隔中具有低于0电压的电压；以及其中具有第二占空比的原始开关信号在第二预定间隔中具有低于0电压 的电压。
25. 如权利要求20所述的SMPS装置，其中该信号控制部分比较谐振的原始开关信号的电压和参考电压；以及当原始开关信号的电压保持低于参考电压短于或等于参考时间时，不改变开关信号的频率；以及当原始开关信号的电压保持低于参考电压长于参考时间时，改变开关信 号的频率。
26. 如权利要求25所述的SMPS装置，其中当原始开关信号的电压保持 低于参考电压短于或等于参考时间时，开关信号的频率与原始开关信号的频 率相同；以及其中当原始开关信号的电压保持低于参考电压长于参考时间时，开关信 号的频率保持低于原始开关信号的频率。
27. 如权利要求26所述的SMPS装置，其中当原始开关信号的电压保持 低于参考电压长于参考时间时，具有较低频率的开关信号防止SMPS装置所 生成的电磁干扰量增加。
全文摘要
一种开关模式电源(SMPS)装置包括功率转换部分，根据开关信号将输入电压转换为输出电压，并基于接收输出电压的负载所汲取的功率，来输出在改变开关信号的频率中使用的原始开关信号；谐振电路，根据负载阻抗的变化、使用可变谐振频率来改变原始开关信号的占空比；以及信号控制部分，比较根据可变谐振频率谐振的原始开关信号的电压和参考电压，并且在原始开关信号的电压保持低于参考电压长于一参考时间时，改变开关信号的频率并输出具有改变后的频率的开关信号。
文档编号H02M3/335GK101119071SQ20071010429
公开日2008年2月6日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年8月4日
发明者文斗孝, 罗泰权 申请人:三星电子株式会社