专利名称：放电电路和电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够减少电子装置的电カ消耗的电源，并且特别涉及可迅速放出电源中的降噪用电容器中的残留电荷的放电电路。
背景技术：
參照图17A，描述处于具有接收来自商用AC电源的AC电压的输入的电源(以下，也称为转换器)的电子装置中的放电电路。在接收AC电压的输入的转换器中，用作用于外部噪声減少(也称为噪声防止)的电容元件的X电容器40 (—般称为跨线电容器)一般被连接在来自商用AC电源的线之间。为了用户去 除插头(也称为AC插头)之后的安全性，会要求在去除插头之后在一秒内将X电容器40放电到预先确定的电压或更低。例如，^iElectrical Appliance and Material Safety Act，丄nternational Electrotechnica丄Commission (IEC)等中规定了这一点。为了满足这些规范，当使用X电容器40时，如图17A和图17B所不,一般与X电容器40并联地设置包含放电电阻20的放电电路。在一般的电子装置中的转换器中，放电电路的随后的段中的整流单元8对于AC电压执行全波整流，并且，转换器単元9将其转换成用于电子装置的部件的电压并且将其供给到它们。为了确定商用AC电源的AC电压的频率或者瞬时检测电カ故障，一些电子装置可具有检测AC电压的零交叉点的零交叉检测电路。作为放电电路的替代，这种装置会常常使用零交叉检测电路。另ー方面，例如，考虑环境，已要求近来的电子装置減少待机状态下电子装置没操作时(即，在操作待机模式中)的电カ消耗。这里，例如，当X电容器40具有LOyF的电容时，要求的放电电路的放电电阻20的值等于或小于1ΜΩ。例如，当商用电源电压为AC230V时，放电电阻的电カ消耗为约52. 9mW。该电カ消耗在操作待机模式中是不可忽略的。具有X电容器40和放电电阻20的放电电路或零交叉检测电路总是消耗电力，原因是电流与电子装置的驱动状态无关地被馈送到放电电路的放电电阻。例如，根据日本专利公开No. 2005-201587，零交叉检测电路在操作待机模式中被接通和关断，以减少ON时段的比例。如果零交叉检测电路检测到AC插头的去除，那么，与操作待机模式相比，ON时段的比例増加(或者保持ON状态)。这会減少X电容器40将残留电荷放电的时间，并且会減少操作待机模式中的零交叉检测电路的电力消耗。根据与日本专利公开No. 2005-201587不同的电路配置，例如，如图17B所示，与主电源12分开地设置待机专用电源11。在操作待机模式中，来自主电源12的商用电源的线会被关断以断开X电容器44。在图17B中，设置放电电阻20和30以及X电容器40和44。在正常操作模式中，从主电源12供给电力。在操作待机模式中，主电源12被开关73关断，并且，从待机专用电源11供给电カ。在操作待机模式中，需要少量的电カ的电子装置可允许X电容器40的电容低于X电容器44的电容。换句话说，放电电阻20可更大，并且，待机模式中的电カ消耗可減少。如上所述，为了减少电力消耗，设计了被配置为将X电容器放电的电路。但是，由于日本专利公开No. 2005-201587的配置还使用零交叉检测电路作为放电电路，因此，零交叉检测电路不能在所有的时段中被关断。换句话说，电力消耗依赖于零交叉检测电路的ON时段。并且，由于零交叉检测电路被关断的时段，因此，当外部噪声改变来自商用AC电源的AC电压时，会存在误检测零交叉的定时的风险，或者，会存在会出现不能检测零交叉的一些定时的风险。可以考虑图8所示的具有用于待机模式的待机专用电源11的电路配置10。但是，即使在待机模式中，也常常会需要X电容器。假定X电容器的电容等于I. 0 y F，则需要的放电电阻为IMQ。在这种情况下，当商用AC电源的AC电压为AC 230V时，放电电阻的电力消耗为约52. 9mW。当具有用于待机的待机专用电源11的电路配置10中的X电容器的电容可减少到0.22 ii F时，需要的放电电阻等于或小于约4. 5MQ。当商用AC电源的AC电压为AC230V时，放电电阻的电力消耗为约11.8mW。虽然与过去的配置相比可以更多地减少电力消耗，但是，该配置在进一步减少待机模式期间的电力消耗上具有限制。具有用于待机模式的待机专用电源11的电路配置自然具有更多的专用电源的电路部件，从而增加电路成本。本发明是鉴于所述问题提出的，并且可以以便宜的配置减少待机模式中的电力消耗，并且，当来自商用电源的电力供给由于例如插头的去除关断时，允许残留电荷的迅速放电。
发明内容
根据本发明的一个方面的将连接在从商用AC电源输入的AC电压的输入线之间的用于噪声减少的电容元件的电压放电的放电电路包含连接在所述输入线之间的滤波器单元；通过所述滤波器单元控制其操作的开关单元；和当接通所述开关单元时将所述电容元件的电压放电的放电单元。根据本发明的另一方面的将连接在从商用AC电源输入的AC电压的输入线之间的用于噪声减少的电容元件的电压放电的放电电路包含连接在所述输入线之间的整流单元；与所述整流单元连接的放电单元；与所述放电单元连接的滤波器单元；和通过所述滤波器单元控制其操作的开关单元。在这种情况下，当接通所述开关单元时，所述放电单元将所述电容元件的电压放电。根据本发明的另一方面的将从商用AC电源输入的AC电压整流和平滑化并输出电压的电源包含将输入的AC电压整流的整流单元；被连接在整流单元和AC电压的输入单元之间的用于噪声减少的电容元件；和被设置在电容元件和整流单元之间的放电电路。在这种情况下，该放电电路具有连接在所述输入线之间的滤波器单元；通过所述滤波器单元控制其操作的开关单元；和当接通所述开关单元时将所述电容元件的电压放电的放电单
J Li o根据本发明的另一方面的将从商用AC电源输入的AC电压整流和平滑化并输出电压的电源包含将输入的AC电压整流的整流单元；被连接在整流单元和AC电压的输入单元之间的用于噪声减少的电容元件；和被设置在电容元件和整流单元之间的放电电路，其中，该放电电路具有连接在所述输入线之间的整流单元；与所述整流单元连接的放电单元；与所述放电单元连接的滤波器单元；和通过所述滤波器单元控制其操作的开关单元，并且，当接通所述开关单元时，所述放电单元将所述电容元件的电压放电。、
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
图I示出根据第一实施例的放电电路。图2示出第一实施例的放电电路的操作波形。图3示出使用过去的零交叉检测电路时的检测输出波形。图4示出使用第一实施例的零交叉检测电路时的检测输出波形。图5A和图5B示出第二实施例的放电电路。 图6示出第二实施例的放电电路的操作波形。图7示出第三实施例的放电电路。图8示出第三实施例的放电电路的操作波形。图9示出第三实施例的放电电路的操作波形。图10示出使用过去的零交叉检测电路时的检测输出波形。图11示出使用第三实施例的零交叉检测电路时的检测输出波形。图12示出第三实施例的变更例的放电电路。图13示出第三实施例的变更例的放电电路中的接触部件c处的电压波形。图14示出第四实施例的放电电路。图15示出第五实施例的放电电路。图16示出第六实施例的放电电路。图17示出过去的放电电路。图18示出实施例中的任一个的电源的应用例。
具体实施例方式以下描述本发明的配置和操作。应当注意，给出以下的实施例仅出于解释的目的，并且，不是要将本发明的技术范围限于此。以下参照附图和实施例进一步详细描述本发明的实施方式。将描述第一实施例。图I示出根据第一实施例的电源装置中的放电电路的配置。图I中的放电电路100包含用于噪声减少的电容元件、将电容元件的电压放电的放电单元和滤波器单元。参照图1，放电电路100包含作为用于噪声减少的电容元件的X电容器140、作为放电单元的放电电阻120、具有串联为滤波器单元的电容器141和电阻元件121 (以下，也称为电阻)的滤波器电路102、具有使放电电阻120进入导通的控制端子的作为开关单元的双向开关元件170、以及电阻122。商用AC电源(AC 230V)的插头(也称为AC插头)与作为AC电压的输入单元的接触部件a和接触部件b (在AC电压的输入线之间)连接。例如，双向开关元件170可以是诸如由图I所示的电路代表的双向半导体闸流管的允许电流双向流动的开关元件。虽然在本实施例中应用双向半导体闸流管，但是，允许电流双向流动的任何元件是适用的。可以连接多个诸如晶体管的允许电流单向流动的元件。一般地，作为整流单元的包含二极管162、163、164和165的二极管桥103与商用AC电源101的随后的段连接。经受了全波整流的输入AC电压通过随后的段中的平滑电容器142被平滑化。转换器(诸如AC-DC转换器)109被连接在其随后的段中。在图I中，使用从商用AC电源被供给、被整流并且被平滑化的AC电压。本实施例还适用于允许在不整流和平滑化的状态下直接应用来自商用AC电压的AC电压的电子装置。以下将详细描述通过第一实施例的放电电路的操作的电カ消耗的减少。在图I中的放电电路100中的滤波器电路102的两端施加来自商用AC电源的AC电压。通过将通过电阻121和电容器141的时间常数设定为充分地比AC电压的周期长，可使电容器141两端的电压充分地低于所述AC电压。如果当电容器141两端的电压具有峰 值时电容器141两端的电压的峰值低于双向开关元件170的ON阈值，则双向开关元件170不进入导通。结果，仅在X电容器140两端连接电阻121和电阻122。将电阻121和电阻122的值设定为足够高可減少放电电阻的电カ消耗。例如，与參照图17描述的值类似，当X电容器40的电容为I. O μ F吋，需要的放电 电阻20可为1ΜΩ。当来自商用AC电源的AC电压为230V时，通过放电电阻20的电カ消耗为约52. 9mW。另ー方面，根据本实施例，当X电容器140的电容为I. O μ F、电阻121为20ΜΩ并且来自商用AC电源的AC电压也为230V吋，电阻121的电カ消耗为约2. 6mW。换句话说，与常规的配置相比，本实施例的减少电力消耗的效果等于50. 3mW(约52. 9mff-约2. 6mff)。另ー方面，当AC插头被去除时，会要求在I秒内将AC插头的凸部配件两端的电压降低到预先确定的电压或更低(例如,根据Electrical Appliance and Material SafetyAct 和 International Electrotechnical Commission(IEC)的规定)。但是，在去除 AC 插头的瞬间，X电容器140存储电荷，并且，X电容器140两端的电压大致以电容器141的电容和电阻121的时间常数衰减。由于电阻121的电阻值(放电电阻的值)如上面描述的那样被设定为较高，因此，X电容器140两端的电压基本上为直流的。另ー方面，随着时间的过去，电容器141两端的电压指数地増加。当电压超过双向开关元件170的ON阈值时，放电电阻120进入导通。因此，X电容器140的残留电荷被放出。根据本实施例，双向开关元件170被接通，并且用于通过放电电阻120将X电容器140的残留电荷(或其两端电压)放出到低于需要的预先确定的电压的值的时间保持在I秒内。下面，详细描述用于在I秒内放出X电容器140的残留电荷的方案。首先，定义去除AC插头之后的电容器141两端的电压为作为时间t的函数的Vci (t)、电容器141的电容为C1、电阻121的电阻值为R1并且去除AC插头的瞬时(t = O)的X电容器140两端的电压为Vdc。随着时间过去的电容器141两端的电压Va (t)的变化由下式I给出。
权利要求
1.一种将连接在要从商用AC电源输入的AC电压的输入线之间的用于噪声減少的电容元件的电压放电的放电电路，所述放电电路包含 滤波器単元，所述滤波器单元连接在所述输入线之间； 开关单元，通过所述滤波器单元控制所述开关単元的操作；和 放电单元，当接通所述开关单元时所述放电单元将所述电容元件的电压放电。
2.根据权利要求I的放电电路，其中，所述滤波器単元具有串联连接于所述线之间的电阻和电容器，并且， 所述滤波器単元的时间常数比输入的AC电压的周期长。
3.根据权利要求2的放电电路，其中， 所述开关単元和所述放电単元被串联连接于所述线之间，并且， 所述开关単元被连接于所述滤波器単元的电阻和所述电容器之间。
4.根据权利要求2的放电电路，其中， 所述放电单元是电阻元件，并且， 所述滤波器単元的电阻元件的电阻值比所述放电単元的电阻元件的电阻值高。
5.根据权利要求I的放电电路，其中，所述开关単元是能够双向馈送电流的双向半导体闸流管。
6.根据权利要求I的放电电路，其中，所述开关単元具有沿ー个方向馈送电流的第一晶体管和沿与第一晶体管相反的方向馈送电流的第二晶体管。
7.根据权利要求6的放电电路，其中，所述开关単元具有与第一晶体管连接的第一滤波器单元和与第二晶体管连接的第二滤波器单元。
8.—种将连接在要从商用AC电源输入的AC电压的输入线之间的用于噪声減少的电容元件的电压放电的放电电路，所述放电电路包含 整流単元，所述整流单元连接在所述输入线之间； 放电单元，所述放电単元与所述整流单元连接； 滤波器単元，所述滤波器単元与所述放电单元连接；和 开关单元，通过所述滤波器单元控制所述开关単元的操作，其中， 当接通所述开关单元时，所述放电单元将所述电容元件的电压放电。
9.根据权利要求8的放电电路，其中，所述整流単元包含串联连接于所述输入线之间的两个ニ极管，并且，所述放电単元被连接于所述两个ニ极管之间。
10.根据权利要求8的放电电路，其中，所述开关单元包含FET。
11.根据权利要求8的放电电路，还包括 比较单元，所述比较単元比较来自所述滤波器単元的输出与基准值；和 传送单元，所述传送单元传送所述比较単元的输出。
12.根据权利要求8的放电电路，还包括控制单元，如果检测到来自所述整流単元的输出则所述控制单元接通所述开关単元。
13.—种将从商用AC电源输入的AC电压整流和平滑化并输出电压的电源，所述电源包含 整流単元，所述整流単元将输入的AC电压整流； 电容元件，所述电容元件连接在所述整流単元和AC电压的输入单元之间用于噪声减少；和 放电电路，所述放电电路设置在所述电容元件和所述整流单元之间，其中， 所述放电电路具有 滤波器单元，所述滤波器单元连接在所述AC电压的输入线之间； 开关单元，通过所述滤波器单元控制所述开关单元的操作；和 放电单元，当接通所述开关单元时所述放电单元将所述电容元件的电压放电。
14.一种具有根据权利要求13的电源的图像形成装置，包括控制图像形成操作的控制单元，其中，电压从电源被供给到所述控制单元。
15.一种将从商用AC电源输入的AC电压整流和平滑化并输出电压的电源，所述电源包含 整流单元，所述整流单元将输入的AC电压整流； 电容元件，所述电容元件连接在所述整流单元和AC电压的输入单元之间用于噪声减少；和 放电电路，所述放电电路设置在所述电容元件和所述整流单元之间，其中，所述放电电路具有 连接在所述输入线之间的整流单元； 与该整流单元连接的放电单元； 与所述放电单元连接的滤波器单元；和 开关单元，通过所述滤波器单元控制所述开关单元的操作，并且， 当接通所述开关单元时，所述放电单元将所述电容元件的电压放电。
16.一种具有根据权利要求15的电源的图像形成装置，包括控制图像形成操作的控制单元，其中，电压从所述电源被供给到所述控制单元。
全文摘要
本发明涉及一种放电电路和电源。放电电路包含连接在商用AC电源的输入线之间的滤波器单元；通过滤波器单元控制其操作的开关；和当接通所述开关时将所述电容元件的电压放电的放电单元。
文档编号H02M1/32GK102647079SQ201210034859
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者小林隼也, 林崎实 申请人:佳能株式会社