專利名稱：產(chǎn)生電源同步信號和檢測電源電壓的熔斷器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔斷器(fuser)控制裝置。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于在不考慮所施加的電源電壓的電平和頻率的情況下產(chǎn)生電源同步信號、瞬時執(zhí)行電源和相位控制以及根據(jù)檢測到的所施加的電源電壓電平控制到熔斷器的電源的熔斷器控制裝置。
背景技術(shù)：
成像裝置是用于在諸如紙張的記錄介質(zhì)上打印對應(yīng)于所輸入的原始圖像數(shù)據(jù)的圖像的設(shè)備。這些設(shè)備包括打印機、復(fù)印機和傳真機等等。
這種成像裝置必須被提供有用于保持處于某一溫度的熱度以便使能正常打印操作的設(shè)備。具體地說，提供熔斷器，且該熔斷器具有能夠連續(xù)保持適當(dāng)目標(biāo)溫度的熱量的表面，以便將調(diào)色劑圖像顯影在紙張上。
圖1的框圖示出了傳統(tǒng)成像裝置的熔斷器控制裝置。
在圖1中，傳統(tǒng)熔斷器控制裝置70具有電源輸入單元20、熔斷器控制電路30和主控器40。
也提供了圖1的開關(guān)模式電源(SMPS)10，其將外部輸入給電源輸入單元20的AC電源轉(zhuǎn)換成在成像裝置中需要的某個電平的電壓。
溫度傳感器(未示出)檢測安置在熔斷器50中的加熱器60的溫度，并向主控器40輸出檢測到的溫度，從而使得主控器40能夠檢測加熱器60的溫度。
主控器40控制諸如預(yù)熱時間、預(yù)熱時的溫度、打印時的溫度等整個系統(tǒng)的功能。此外，主控器40接收溫度傳感器的輸出信號，并將高或低信號輸出給晶體管TR1，以便增加或保持加熱器60處的某一溫度，從而控制該溫度。
晶體管TR1的基極連接到主控制器40的輸出端，從而根據(jù)從主控制器40輸出的高或低信號進(jìn)行切換。
熔斷器控制電路30具有光耦合器35，光耦合器35具有光三端雙向可控硅開關(guān)P-TRIAC1和三端雙向可控硅開關(guān)TRIAC1。光三端雙向可控硅開關(guān)P-TRIAC1使發(fā)光元件33B發(fā)光，從而操作晶體管TR1的切換。發(fā)光元件33B的一端被連接到晶體管TR1的集電極，以便使晶體管TR1經(jīng)過發(fā)光元件33B使光接收元件33A接通。
一旦光接收元件33A被接通，電流就被施加到三端雙向可控硅開關(guān)TRIAC1的柵極，從而該三端雙向可控硅開關(guān)TRIAC1被觸發(fā)，并且然后AC電源被施加到熔斷器50。
光三端雙向可控硅開關(guān)P-TRIAC1在電源電壓過零點的點處被激活，借此以改善功率因子和減少浪涌電流。因此，三端雙向可控硅開關(guān)TRIAC1也在電源電壓過零點的點處導(dǎo)通，然后AC電源被施加到熔斷器50。
在如上運行的傳統(tǒng)熔斷器控制電路中，主控器不具有與輸入電源電壓相關(guān)的信息，但在電源電壓過零點的點處導(dǎo)通所述三端雙向可控硅開關(guān)。由此，如果主控器不具有電源電壓同步角的信息，那么，就會出現(xiàn)由于不規(guī)則導(dǎo)通點導(dǎo)致的難于改善閃爍(flicker)特征的問題。
此外，瞬時電源控制是滿足對由于功耗變化比導(dǎo)致的閃爍進(jìn)行調(diào)節(jié)的基本因素。如上所示，由于沒有輸入電源電壓相位的信息而不可能實施瞬時電源控制，所以，難以改善閃爍特征。特別是，當(dāng)沒有輸入電源電壓的相位信息時存在問題。即，使用三端雙向可控硅開關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通角控制變得不可能，以及即使是使用高頻開關(guān)元件對削波電路進(jìn)行控制，功率因子的控制也變得不可能。
此外，如果在諸如高速和大規(guī)模激光打印機或影印機的消耗大量熱能的設(shè)備的情況下通過瞬時電源控制功耗的變化值不是最小，則難以滿足有關(guān)閃爍的調(diào)節(jié)。因此，需要檢測用于這種瞬時電源控制的輸入電源相位。
此外，對于通常用于檢測該電源電壓的同步角的電路，該電路基于電壓電平檢測同步角或檢測頻率信息。但是，由于依據(jù)現(xiàn)存的電源環(huán)境應(yīng)用不同的電路，所以這些電路存在問題。
因此，需要存在一種系統(tǒng)和方法，用于評估輸入電源和提供諸如熔斷器的器件的基本瞬時電源控制。

發(fā)明內(nèi)容
研制本發(fā)明以解決上述和其它與傳統(tǒng)配置相關(guān)的問題。本發(fā)明的一個方面是提供一種熔斷器控制裝置，用于產(chǎn)生與所施加電源電壓的電平和頻率不相關(guān)的電源同步信號，充分執(zhí)行瞬時電源和相位控制，和根據(jù)所檢測到的電源電壓電平來控制到熔斷器的電源。
前述和其它目的及優(yōu)點可通過提供熔斷器控制裝置充分地加以實現(xiàn)，該裝置包括電源同步信號產(chǎn)生電路，用于輸出使熔斷器的操作與電源電壓同步的電源同步信號；電源電壓檢測電路，用于檢測電源電壓的電平和輸出所述電源電壓的電平；和控制單元，用于基于所述電源同步信號和所檢測到的電源電壓電平以相位控制的方式控制施加到熔斷器的電壓。
在本發(fā)明的解釋性實施例中，最好在電源電壓的過零點處產(chǎn)生電源同步信號。
熔斷器控制裝置最好還包括整流單元，用于對電源電壓進(jìn)行整流以產(chǎn)生整流后的電壓，并輸出該整流后的電壓給電源同步信號產(chǎn)生電路和電源電壓檢測電路。
熔斷器控制裝置最好還包括三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動器，用于基于電源同步信號控制到熔斷器的電源的相位。
在本發(fā)明的解釋性實施例中，電源同步信號產(chǎn)生電路最好包括濾波器單元，用于將整流后的電壓濾波成預(yù)定電平并輸出該濾波后的電壓；和第一光耦合器，用于當(dāng)濾波后電壓的電平超過預(yù)定基準(zhǔn)電平時發(fā)射光信號以使光敏晶體管導(dǎo)通，并用于當(dāng)濾波后電壓的電平低于所述預(yù)定基準(zhǔn)電平時使所述光敏晶體管截止。還提供了電源同步信號產(chǎn)生單元，用于反向由于光敏晶體管的導(dǎo)通和截止而產(chǎn)生的預(yù)定電平的電壓，和在電源電壓過零點處產(chǎn)生和輸出使熔斷器的操作與電源電壓同步的電源同步信號。
電源電壓檢測電路最好還包括電源電壓電平傳感器，用于根據(jù)從整流單元輸入的整流后電壓的電平通過使用多個導(dǎo)通的齊納二極管感測電源電壓的電平；和第二光耦合器，用于根據(jù)所感測的電源電壓的電平使光敏晶體管導(dǎo)通和截止。還提供電源電壓檢測器，用于檢測根據(jù)光敏晶體管的導(dǎo)通或截止輸出的預(yù)定電平的電源電壓。


通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的某些實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它方面和特性將會變得更加清楚，其中圖1的框圖示出了傳統(tǒng)成像裝置的熔斷器控制裝置；圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的熔斷器控制裝置的結(jié)構(gòu)；
圖3示出了用于圖2所示電源同步信號產(chǎn)生電路的仿真電路的視圖；圖4A到圖4D的繪圖分別示出了當(dāng)頻率隨作為圖3輸入電壓而施加的電壓220V和110V變化時的輸出波形；圖5的繪圖(A)和(B)示出了當(dāng)通過使用根據(jù)本發(fā)明實施例的熔斷器控制裝置執(zhí)行相位控制時的輸出波形；和圖6示出了用于圖2所示電源電壓檢測電路的仿真電路。
在整個附圖中，類似附圖標(biāo)記將被理解為意指類似的部件、組件和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的解釋性實施例。
在下面的描述中，在不同的附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，即便是在不同的附圖中也是如此。提供了在說明書中所定義的內(nèi)容，諸如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元件說明，以幫助對本發(fā)明的全面了解。另外，由于公知功能或結(jié)構(gòu)的非必要詳述將使本發(fā)明變得模糊，因此，不再詳細(xì)描述。
圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的熔斷器控制裝置的結(jié)構(gòu)。
在圖2中，根據(jù)本發(fā)明解釋性實施例的熔斷器控制裝置200具有電源輸入單元120、整流器130、電源同步信號產(chǎn)生電路140、電源電壓檢測電路150、主控器160和三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動器170。
開關(guān)模式電源(SMPS)110將由外部輸入給電源輸入單元120的AC電壓轉(zhuǎn)換成成像裝置中所需的預(yù)定電平的電壓，來自電源輸入單元120的AC電壓被提供給整流器130。整流器130由多個二極管組成，并將從電源輸入單元120提供的AC電源電壓整流為DC電壓。
電源同步信號產(chǎn)生電路140具有濾波器單元142、第一光耦合器144和電源同步信號產(chǎn)生單元146。電源同步信號產(chǎn)生單元146檢測與電源電壓的電平和頻率無關(guān)的同步角，并在每個過零點處產(chǎn)生同步信號。
濾波器單元142由多個電阻器和電容器組成，并且對由整流器130整流的輸出DC電壓進(jìn)行濾波。第一光耦合器144包括諸如發(fā)光二極管的發(fā)光元件和諸如光敏晶體管的光接收元件。第一光耦合器144的發(fā)光元件和光接收元件彼此電絕緣。
電源同步信號產(chǎn)生單元146包括多個電阻器、至少一個晶體管和至少一個NOR(“或非”)門元件?！盎蚍恰遍T元件用做變換器(inverter)，并經(jīng)過變換處理將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖輸出。每當(dāng)電源電壓過零點時輸出高電平脈沖，而超過零點時則輸出低電平脈沖。由電源同步信號產(chǎn)生單元146產(chǎn)生的電源同步脈沖被傳送給主控器160。主控器160然后基于所接收的電源同步信號執(zhí)行相位控制。
電源電壓檢測電路150具有電源電壓電平傳感器152、第二光耦合器154和電源電壓檢測器156。
電源電壓電平傳感器152由多個電阻器、多個齊納二極管和多個電容器組成。第二光耦合器154具有由發(fā)光二極管組成的發(fā)光元件、和由光敏晶體管組成的光接收元件，與和在第一光耦合器144中所示相同。第二光耦合器154還被用做使電源電壓電平傳感器152與電源電壓檢測器156相互電絕緣。特別是，只有當(dāng)超過預(yù)定電平的電壓被電源電壓電平傳感器152施加到發(fā)光二極管時，該發(fā)光二極管發(fā)射光以便使光敏晶體管導(dǎo)通。
電源電壓檢測器156基于發(fā)光二極管的導(dǎo)通或截止檢測電源電壓是否位于預(yù)定電平(諸如110V或220V)，然后將檢測信息傳送到主控器160。主控器160然后根據(jù)該電源電壓的電平來控制熔斷器180。
圖3示出了圖2的電源同步信號產(chǎn)生電路140的仿真電路的視圖，和圖4示出了根據(jù)當(dāng)220V和110V被作為圖3所示的輸入電壓施加時的頻率變化的輸出波形。
在圖3中，AC電源Vin被輸入給電源輸入單元120(參看圖2)，然后被包括多個二極管D1到D4的整流器130整流。
然后利用包括多個電阻器和電容器的濾波器單元142將整流后的電壓濾波為預(yù)定電平。第一和第二電阻器R1和R2被用于適當(dāng)?shù)胤峙涫┘拥降谝还怦詈掀?44的發(fā)光元件PD1的電壓。
如果低電平電壓被施加到與第一光耦合器144的發(fā)光元件PD1并聯(lián)的第三電阻器R3，那么，不會從該光耦合器的發(fā)光元件PD1向光接收元件或第一光敏晶體管PT1發(fā)射光，并且光敏晶體管PT1不導(dǎo)通。由于第一光敏晶體管PT1不導(dǎo)通，高電平電壓被施加到連接到第一光敏晶體管PT1的集電極C的第一晶體管Q1的基極B，從而使第一晶體管Q1導(dǎo)通。由此，由于第一晶體管Q1導(dǎo)通，低電平電壓被輸入給作為變換器運行的“或非”門器件，從而使得“或非”門器件輸出作為最終電壓Vout的高電平電壓。
參看圖4A到4D的曲線(2)，產(chǎn)生整流后的波形，從而該波形能夠具有在圖4A到圖4D的曲線(1)中示出的輸入電源電壓過零點處的最小值。圖4A到圖4D的曲線用于表示當(dāng)頻率和電壓變化時的輸出波形。每個圖的曲線(1)表示電源電壓，每個圖的曲線(2)表示電源電壓感測，和每個圖的曲線(3)表示輸出脈沖。如果整流波形的低電平電壓經(jīng)過上述操作處理被施加到第一光耦合器144的光接收元件，則最終的輸出波形被輸出為高電平脈沖。
相反，如果整流波形的高電平電壓被施加到第三電阻器R3，則發(fā)光二極管PD1發(fā)射光，從而使光敏晶體管PT1導(dǎo)通。由此，低電平電壓被施加到連接到光敏晶體管PT1的集電極C的第一晶體管Q1的基極B，從而使第一晶體管Q1不被導(dǎo)通。因此，高電平電壓被施加到作為變換器運行的“或非”門器件上，并且最終的輸出波形被輸出為低電平脈沖。
在這個例子中，在圖3的點V2處的電壓波形是如圖4A到4D的曲線(2)中示出的波形。該波形被示出在輸入電源電壓Vin的過零點處具有最小值，如在圖4A到4D的曲線(1)中所示。
此外，濾波后的電壓導(dǎo)致第一光耦合器144的發(fā)光元件PD1向該第一光耦合器的光接收元件PT1發(fā)射光。
在圖4A到4D中，可以看出，曲線(3)的最終輸出脈沖是在曲線(1)的電源電壓過零點處規(guī)則產(chǎn)生的，與電源電壓信號比較，該最終輸出脈沖與110V或220V電壓的電平與頻率無關(guān)。
圖5包括曲線(A)和(B)，用于表示使用根據(jù)本發(fā)明實施例的熔斷器控制裝置進(jìn)行相位控制所導(dǎo)致的輸出波形。在圖5中，主控器160基于關(guān)于在電源電壓的過零點處產(chǎn)生的電源電壓相位分基準(zhǔn)信號，通過控制經(jīng)過三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動器170施加到用于熔斷器的三端雙向可控硅開關(guān)的基極的信號，來控制相位角。圖5的曲線(A)示出了當(dāng)相位角控制已經(jīng)被執(zhí)行約10度的相位角時所呈現(xiàn)的電源電壓的波形(1)、到熔斷器的電壓的波形(2)、在三端雙向可控硅開關(guān)柵極處的電壓波形(3)和同步信號的波形(4)，和圖5的曲線(B)示出了當(dāng)相位角控制已經(jīng)被執(zhí)行約90度的相位角時所呈現(xiàn)的波形。
圖6示出了用于圖2所示的電源電壓檢測電路150的仿真電路的視圖。
在圖6中，電源電壓經(jīng)過多個二極管被整流，和被第八和第九分壓電阻器R8和R9分壓成某些電壓，然后被施加到第一齊納二極管ZD1。
如果220V的電源電壓經(jīng)過整流器130施加到電源電壓檢測電路150，則第一齊納二極管ZD1導(dǎo)通，并產(chǎn)生穿過第二齊納二極管ZD2的電壓降，從而使得施加到第二電容器C2的電壓變?yōu)榈碗娖诫妷?，其中，第二電容器C2與第二和第三齊納二極管ZD2和ZD3并聯(lián)連接。
因此，由于低電平電壓也被施加到第四齊納二極管ZD4，所以第四齊納二極管ZD4未導(dǎo)通，從而使得第二發(fā)光二極管PD2不向第二光耦合器154的第二光敏晶體管PT2發(fā)射光。因此，第二光敏晶體管PT2不導(dǎo)通，和高電平電壓經(jīng)過第二光敏晶體管PT2的輸出端施加到主控器160。因此，主控器160識別出電源電壓的電平為220V。
如果110V的電源電壓經(jīng)過整流器130施加到電源電壓檢測電路150，則第一齊納二極管ZD1將低電平輸出信號施加到第二和第三齊納二極管ZD2和ZD3的接點。由此，穿過齊納二極管ZD2不產(chǎn)生電壓降，從而高電平電壓被施加到第二電容器C2。
因此，第四齊納二極管ZD4導(dǎo)通并且從第二發(fā)光二極管PD2向第二光敏晶體管PT2發(fā)射光，借此，第二光敏晶體管PT2導(dǎo)通和低電平電壓經(jīng)過第二光敏晶體管PT2的輸出端施加到圖2的主控器160。因此，主控器160識別出電源電壓的電平是110V。
如在上面的解釋性實施例實現(xiàn)的，由于主控器160能夠識別電源電壓的電平，所以，到熔斷器180的電源可以根據(jù)電源電壓的電平進(jìn)行控制。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的熔斷器控制裝置可以在電源電壓過零點處產(chǎn)生電源同步信號而與該電源電壓的電平與頻率無關(guān)。因此，熔斷器控制裝置可以基于這種電源同步信號基本上瞬時執(zhí)行相位和電源控制，從而改善系統(tǒng)的功率因子和閃爍特征。
此外，根據(jù)本發(fā)明的熔斷器控制裝置使得主控器能夠識別電源電壓的電平，并依據(jù)該電源電壓的電平向熔斷器提供控制電源的優(yōu)勢。因此，可以通過使用相同的電路和熔斷器來控制該熔斷器的溫度，而無須考慮可以依據(jù)地點和時間變化的電源電壓的電平，因此，對于激光打印機和影印機來講，可以增加熔斷器的互用性。
前述的實施例僅僅用于解釋而不是限制本發(fā)明。本發(fā)明可以很容易地應(yīng)用到其它類型的裝置上。另外，本發(fā)明實施例的描述被試圖用于示出、而不是限制權(quán)利要求的范圍，很明顯，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以做出很多替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種熔斷器控制裝置，包括電源同步信號產(chǎn)生電路，用于輸出使熔斷器操作與電源電壓同步的電源同步信號；電源電壓檢測電路，用于感測電源電壓的電平并用于輸出所檢測到的該電源電壓的電平；和控制單元，用于基于電源同步信號和所檢測到的電源電壓的電平以相位控制的方式控制施加到熔斷器的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔斷器控制裝置，其中電源電壓包括具有多個過零點的波形，并且其中，在電源電壓波形的過零點處產(chǎn)生電源同步信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔斷器控制裝置，還包括整流單元，用于對電源電壓整流以產(chǎn)生整流后的電壓，并用于向電源同步信號產(chǎn)生電路和電源電壓檢測電路輸出該整流后的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔斷器控制裝置，還包括三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動器，用于基于電源同步信號控制到熔斷器的電源電壓的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔斷器控制裝置，其中，電源同步信號產(chǎn)生電路包括濾波器單元，用于將整流后的電壓濾波為預(yù)定電平，并用于輸出濾波后的電壓；第一光耦合器，用于當(dāng)濾波后的電壓的電平超過預(yù)定基準(zhǔn)電平時發(fā)出光信號以使第一光敏晶體管導(dǎo)通，并用于當(dāng)濾波后的電壓的電平低于該預(yù)定基準(zhǔn)電平時使第一光敏晶體管截止；和電源同步信號產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生和輸出使熔斷器操作與電源電壓同步的電源同步信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熔斷器控制裝置，其中電源電壓包括具有多個過零點的波形，并且其中，通過反相由第一光敏晶體管的導(dǎo)通或截止所產(chǎn)生的預(yù)定電平的電壓，電源同步信號使熔斷器操作與電源電壓在電源電壓波形的過零點處同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熔斷器控制裝置，其中，電源電壓檢測電路包括電源電壓電平傳感器，用于通過使用多個齊納二極管感測電源電壓的電平；第二光耦合器，用于根據(jù)所感測的電源電壓的電平使第二光敏晶體管導(dǎo)通和截止；和電源電壓檢測器，用于根據(jù)第二光敏晶體管的導(dǎo)通或截止來檢測預(yù)定電平的電源電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熔斷器控制裝置，其中，依據(jù)從整流單元輸入的整流后電壓的電平導(dǎo)通多個齊納二極管中的至少一個。
全文摘要
熔斷器控制裝置，用于產(chǎn)生電源同步信號和檢測電源電壓。該熔斷器控制裝置包括電源同步信號產(chǎn)生電路，用于輸出使熔斷器操作與電源電壓同步的電源同步信號；電源電壓檢測電路，用于檢測電源電壓的電平并用于輸出電源電壓的電平；和控制單元，用于基于電源同步信號和所檢測到的電源電壓的電平以相位控制的方式控制到熔斷器的電壓。熔斷器控制裝置能夠在電源電壓的過零點處產(chǎn)生電源同步信號，而不必考慮電源電壓的電平和頻率。因此，熔斷器控制裝置能夠基于這種電源同步信號瞬時執(zhí)行相位和電源控制，從而改善了系統(tǒng)的功率因子和閃爍特征。
文檔編號G03G15/20GK1704856SQ200510070480
公開日2005年12月7日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者蔡榮敏 申請人:三星電子株式會社