專利名稱：單總線設備電源裝置及耗材芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及芯片電源領域，尤其是涉及單總線芯片系統(tǒng)中外設的電源裝置以及設有這種電源裝置的打印耗材芯片。
背景技術：
打印機作為常見的辦公設備，為現(xiàn)代化辦公提供了極大的方便。現(xiàn)有的打印機分為噴墨打印機以及激光打印機，噴墨打印機使用容納有墨水的墨盒作為耗材容器向紙張噴射墨水，以在紙張上形成需要打印的文字或圖案；激光打印機則使用容納有碳粉的碳粉盒作為耗材容器在介質上形成需要打印的文字或圖案。參見圖1，現(xiàn)有一種彩色噴墨打印機具有機殼11，圖1所示的噴墨打印機省略了機殼11的托板。機殼11內設有噴墨打印機的機芯12,并設有一根滑桿,打印字車14在電機(圖1中不可見)的帶動下沿著滑桿往復運動。打印字車14內設有轉接板(圖1中不可見)，轉接板通過排線13與機芯12進行通訊。打印字車14上可拆卸地安裝有多個墨盒15，不同墨盒15內容納有不同顏色的墨水。墨盒15的結構如圖2所示。墨盒15具有殼體16，殼體16圍成容納墨水的腔體，腔體的下端設有出墨口 17，腔體內的墨水通過出墨口 17流出，并向打印字車14的供墨針供墨。墨盒15殼體16的外壁上安裝有一塊芯片18，芯片18具有基板，基板的一側設有多個電觸點19，用于與轉接板電連接?；宓牧硪粋仍O有與電觸點19電連接的電子模塊(圖2中不可見)。參見圖3，電子模塊設有微控制器21、存儲器22以及儲電單元，其中儲電單元由穩(wěn)壓二極管CR及電容Cl組成。噴墨打印機使用單總線的方式與多個墨盒15的芯片18進行通信，也就是多個墨盒15的芯片18均連接至打印機總線20上，噴墨打印機通過總線20向每一芯片18傳送控制信號、數(shù)據(jù)信號，并且每一芯片18均從總線20上獲取工作所需的電能?？梢?，在單總線系統(tǒng)中，噴墨打印機相當于主機，每一芯片18相當于外設，也就是單總線設備，主機通過總線20向沒有外設發(fā)送信號并提供電源。并且，儲電單元相當于單總線設備的電源裝置，用于儲存單總線設備工作所需要的電能。電子模塊內設有電容Cl，用于儲存從總線20上獲得的電能。為了確保電容Cl接受的電壓的穩(wěn)定，因此總線20與電容Cl之間串聯(lián)連接有穩(wěn)壓二極管CR，確?？偩€20向電容Cl提供的電壓為正向直流電。電容Cl儲存的電能用于向微控制器21與存儲器22供電，確保微控制器21與存儲器22的工作。微控制器21可接收噴墨打印機發(fā)送的信號，并根據(jù)信號中包含的命令執(zhí)行相應的操作，如讀寫存儲器22內存儲的數(shù)據(jù)等。存儲器22包括非易失性存儲器及易失性存儲器，非易失性存儲器通常為EEPR0M，其存儲有與墨盒相關的信息，包括可變信息與不變信息，可變信息是隨打印操作會不斷變化的信息，如墨水余量、打印時長等信息，不變信息是不會隨打印操作變化的信息，如墨盒型號、適用的噴墨打印機型號、墨水顏色等。易失性存儲器為SRAM等存儲器，其讀寫速度較快，用于臨時存儲噴墨打印機向耗材芯片寫入的數(shù)據(jù)。由于易失性存儲器24掉電后，其存儲的數(shù)據(jù)將會丟失，因此需要及時將其存儲的數(shù)據(jù)轉存至非易失性存儲器中。然而，穩(wěn)壓二極管CR工作時存在導通壓降Vth，影響儲電單元的儲能效率。由于電容Cl所儲存電荷值Q=CXV,其中C為電容Cl的電容值，V為電容Cl兩端的壓降?？偩€20提供的電壓VDD是固定的，由于穩(wěn)壓二極管CR導通壓降Vth的存在，電容Cl兩端的壓降V=VDD-Vth,因此儲電單元的儲能效率是(VDD-Vth) /VDD0通常，總線的電壓VDD為3. 3伏，穩(wěn)壓二極管CR的導通壓降Vth為O. 6伏，因此電容Cl兩端壓降V為2. 7伏，因此儲電單元的儲能效率僅為82%。并且，由于穩(wěn)壓二極管CR的導通壓降Vth是固定的，因此總線20的電壓越低，儲電單元的儲能效率也就越低。參見圖4，現(xiàn)有碳粉盒具有殼體31，殼體31圍成容納碳粉的腔體，殼體的外壁上設有一個芯片安裝位32，芯片33安裝于芯片安裝位32上。與墨盒的芯片類似，碳粉盒的芯片33也具有基板，基板上設有作為通訊單元的電觸點34，用于與激光打印機進行數(shù)據(jù)交換。并且，基板的另一側設有與電觸點34電連接的電子模塊，電子模塊上也設置儲電單元、微控制器及存儲器等，出于同樣的原因，芯片33也存在儲電單元的儲能效率低，造成電能浪費的情況。此外，現(xiàn)有大多數(shù)復印機、傳真機或一體機等成像設備上均可拆卸地安裝有碳粉盒或碳粉筒作為耗材容器，耗材容器具有容納碳粉的腔體，且在耗材容器的外壁上設置芯片，這些芯片也存在與墨盒的芯片相同的問題，即芯片儲電單元的儲能效率低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種儲能效率較高的單總線設備電源裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種電能浪費較少的耗材芯片。為實現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的單總線設備電源裝置包括電容，還設有P型場效應管，其源極連接至總線，P型場效應管的漏極與電容連接，電源裝置還設有非門，其輸入端接收總線的電平信號，非門的輸出端與P型場效應管的柵極連接。由于P型場效應管導通時，高電平的電壓能夠從源極傳送至漏極，且P型場效應管在傳送高電平時不會產(chǎn)生電壓損失，因此，將P型場效應管連接在總線與電容之間，在總線提供高電平信號時，非門將高電平信號轉換成低電平信號，P型場效應管導通，總線上的高電平信號無損失地傳送至電容，在電容兩端的壓降與總線上的電壓相等?？梢姡鲜龇桨材軌虼蟠筇岣唠娫囱b置的儲能效率，電容能夠存儲更多的電荷。一個優(yōu)選的方案是，非門的輸入端與總線之間連接有限流電阻。這樣，能夠避免總線上的電流過大而影響非門的工作，確保P型場效應管的正常工作，從而確保電源裝置的工作。進一步的方案是，電源裝置還包括偏置電壓產(chǎn)生電路，偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接至第一 P型場效應管的襯底。由此可見，通過設置偏置電壓產(chǎn)生電路，能夠為P型場效應管的襯底提供高電平信號，確保P型場效應管的正常工作。為實現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供的耗材芯片包括基板，基板上設有電觸點以及與電觸點電連接的電子模塊，電子模塊設有儲電單元，儲電單元具有一電容，并且，儲電單元還設有P型場效應管，其源極連接至打印機總線，P型場效應管的漏極與電容連接，儲電單元還設有非門，其輸入端接收打印機總線的電平信號，非門的輸出端與P型場效應管的柵極連接。由上述方案可見，儲電單元使用P型場效應管控制電容的充電，由于P型場效應管導通時，導電片從源極向漏極傳送不會有電壓損失，因此電容兩端的壓降幾乎等于總線的電壓，能夠提高儲電單元的儲能效率，從而能夠減少電能浪費?！獋€優(yōu)選的方案是，儲電單兀還包括偏置電壓產(chǎn)生電路，偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接至P型場效應管的襯底。由此可見，偏置電壓產(chǎn)生單元能夠始終向P型場效應管的襯底提供高電平信號，確保P型場效應管能夠正常工作。


圖1是現(xiàn)有一種噴墨打印機的結構圖。圖2是現(xiàn)有墨盒的結構放大圖。圖3是現(xiàn)有墨盒芯片電子模塊的電原理框圖。圖4是現(xiàn)有一種碳粉盒的結構分解圖。圖5是本發(fā)明單總線設備電源裝置第一實施例的電原理圖。以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式本發(fā)明的耗材芯片既可以是安裝在墨盒殼體側壁上的墨盒芯片，也可以是安裝在碳粉盒殼體外壁上的碳粉盒芯片。芯片朝向側壁外側的一面設有多個電觸點，用于與噴墨打印機或激光打印機上的電觸點電連接，并接收電信號。芯片的另一面設有電子模塊，電子模塊設有儲電單元以及控制單元、存儲器等。噴墨打印機或激光打印機通過單總線方式與多個墨盒芯片或碳粉盒芯片進行通信，因此，本發(fā)明的耗材芯片均通過一根總線與打印機進行數(shù)據(jù)交換。因此，本發(fā)明的耗材芯片作為單總線上的外設，且每一單總線設備均設有向總線獲取電能的電源裝置。單總線設備電源裝置第一實施例
參見圖5，本實施例的具有電容C2，用于從總線41上獲取電能，并將獲取的電能儲存以供單總線設備上的其他器件使用。在總線41與電容C2之間設有P型場效應管Q1，P型場效應管Ql的源極Si與總線41連接，漏極dl與電容C2連接。本實施例還設有一個非門42，非門42為標準非門，其由并聯(lián)的兩個場效應管組成，一個是N型場效應管，另一個是P型場效應管，非門42的輸入端接收總線41的電平信號，且通過限流電阻Rl連接到總線41上。非門42的輸出端與P型場效應管Ql的柵極gl連接，用于給P型場效應管Ql提供控制信號?？偩€41上傳輸?shù)男盘枮榉讲ㄐ盘?其高電平時電壓值高于O伏。并且,P型場效應管Ql是低電平導通的器件，因此在總線41上的信號為高電平時非門42輸出低電平信號，P型場效應管Ql導通，總線41向電容C2充電。由于P型場效應管Ql在傳輸高電平信號時，源極Si與漏極dl之間壓降幾乎為零，因此加載在電容C2兩端的電壓值等于總線41的電壓值，這樣，電源裝置的儲能效率接近于100%，其儲能效率大幅提高，可以滿足單總線設備其他器件的工作要求。電容C2的兩端分別為高電平端與接地端，高電平端連接有端子43，將電容C2儲存的電能釋放，由此向其他器件供電。為了確保P型場效應管Ql能夠正常工作，需要確保P型場效應管Ql的襯底BI為高電平。因此，本實施例設置了偏置電壓產(chǎn)生電路44，其輸出端連接至P型場效應管Ql的襯底BI，向P型場效應管Ql的襯底BI輸出高電平信號。偏置電壓產(chǎn)生電路44具有兩個P型場效應管Q2、Q3，P型場效應管Q2的柵極g2與電容C2的高電平端連接，源極s2連接至總線41，漏極d2連接至偏置電壓產(chǎn)生電路44的輸出端。P型場效應管Q3的柵極g3連接至總線41，源極s3連接至電容C2的高電平端，漏極d3連接至偏置電壓產(chǎn)生電路44的輸出端?？偩€41為高電平信號時，總線41的電壓高于電容C2高電平端的電壓，P型場效應管Ql導通，電容C2充電。此時，P型場效應管Q2也導通，總線41上的高電平信號從P型場效應管Q2的源極s2傳輸至漏極d2，因此偏置電壓產(chǎn)生電路44輸出高電平信號?？偩€41為低電平信號時，總線41的電壓為0，電容C2高電平端的電壓高于總線41的電壓，此時P型場效應管Q3導通，源極s3將電容C2高電平端輸出的高電平信號通過漏極d3輸出至偏置電壓產(chǎn)生電路44的輸出端?？梢?，偏置電壓產(chǎn)生電路44的輸出端始終輸出高電平信號，確保P型場效應管Ql的襯底BI始終為高電平，確保P型場效應管Ql的正常工作。當然，上述實施例僅是本發(fā)明較佳的實施方案，實際應用時還可以有更多的變化，例如，使用斯密特非門替代標準非門，斯密特非門也就是斯密特反向器，可以使用斯密特觸發(fā)器實現(xiàn)，這樣的改變同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。最后需要強調的是，本發(fā)明不限于上述實施方式，如非門類型的改變、偏置電壓產(chǎn)生電路結構的改變等變化也應該包括在本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.單總線設備電源裝置，包括 電容； 其特征在于 第一 P型場效應管，所述第一 P型場效應管的源極連接至總線，所述第一 P型場效應管的漏極與所述電容連接； 非門，所述非門的輸入端接收所述總線的電平信號，所述非門的輸出端與所述第一 P型場效應管的柵極連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的單總線設備電源裝置，其特征在于 所述非門的輸入端與所述總線之間連接有限流電阻。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的單總線設備電源裝置，其特征在于 所述非門為標準非門或斯密特非門。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的單總線設備電源裝置，其特征在于 還包括偏置電壓產(chǎn)生電路，所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接至所述第一 P型場效應管的襯底。
5.根據(jù)權利要求4所述的單總線設備電源裝置，其特征在于 所述偏置電壓產(chǎn)生電路具有第二 P型場效應管及第三P型場效應管； 所述第二 P型場效應管的柵極連接至所述電容的高電平端，所述第二 P型場效應管的源極與漏極分別連接至所述總線與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端； 所述第三P型場效應管的柵極連接至所述總線，所述第三P型場效應管的源極與漏極分別連接至所述電容的高電平端與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端。
6.耗材芯片，包括 基板，所述基板上設有電觸點以及與所述電觸點電連接的電子模塊，所述電子模塊設有儲電單元，所述儲電單元具有一電容； 其特征在于 所述儲電單元還設有 第一 P型場效應管，所述第一 P型場效應管的源極連接至打印機總線，所述第一 P型場效應管的漏極與所述電容連接； 非門，所述非門的輸入端接收所述打印機總線的電平信號，所述非門的輸出端與所述第一 P型場效應管的柵極連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的耗材芯片，其特征在于 所述非門的輸入端與所述打印機總線之間連接有限流電阻。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的耗材芯片，其特征在于 所述非門為標準非門或斯密特非門。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的耗材芯片，其特征在于 所述儲電單元還包括偏置電壓產(chǎn)生電路，所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接至所述第一P型場效應管的襯底。
10.根據(jù)權利要求9所述的耗材芯片，其特征在于 所述偏置電壓產(chǎn)生電路具有第二 P型場效應管及第三P型場效應管； 所述第二 P型場效應管的柵極連接至所述電容的高電平端，所述第二 P型場效應管的源極與漏極分別連接至所述打印機總線與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端； 所述第三P型場效應管的柵極連接至所述打印機總線，所述第三P型場效應管的源極與漏極分別連接至所述電容的高電平端與所述偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單總線設備電源裝置及耗材芯片，該裝置包括電容，還設有P型場效應管，其源極連接至總線，P型場效應管的漏極與電容連接，電源裝置還設有非門，其輸入端接收總線的電平信號，非門的輸出端與P型場效應管的柵極連接。該芯片包括基板，基板上設有電觸點以及與電觸點電連接的電子模塊，電子模塊設有儲電單元，儲電單元具有一電容，并且，儲電單元還設有P型場效應管，其源極連接至打印機總線，P型場效應管的漏極與電容連接，儲電單元還設有非門，其輸入端接收打印機總線的電平信號，非門的輸出端與P型場效應管的柵極連接。本發(fā)明能提高電源裝置以及儲電單元的儲能效率，滿足單總線設備的工作需要。
文檔編號B41J2/175GK103066829SQ2011103253
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者車詒桓 申請人:珠海天威技術開發(fā)有限公司