專利名稱：在數(shù)字控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高壓的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在數(shù)字控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高壓的裝置和方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠通過檢測最佳轉(zhuǎn)換時間點產(chǎn)生高壓的高壓產(chǎn)生裝置及其高壓產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
成像設(shè)備是一種在諸如打印紙的記錄介質(zhì)上打印與所輸入的原始圖像數(shù)據(jù)相對應的圖像的裝置。成像設(shè)備的例子包括打印機、復印機和傳真機等。激光束打印機、發(fā)光二極管(LED)打印頭打印機、傳真機和其它成像設(shè)備采用在成像設(shè)備中使用的電子照相術(shù)方法。電子照相術(shù)成像設(shè)備經(jīng)過充電、曝光、顯影、傳送和定影執(zhí)行打印操作。
圖1示出了傳統(tǒng)電子照相術(shù)成像設(shè)備的剖面圖。參看圖1，傳統(tǒng)的電子照相術(shù)成像設(shè)備包括光敏鼓1、充電滾筒2、激光掃描單元(LSU)3、顯影滾筒4、傳送滾筒5、控制器6和高壓電源(HVPS)70。
下面將說明具有上述結(jié)構(gòu)的電子照相術(shù)成像設(shè)備的打印操作。首先，高壓電源70在控制器6的控制下將預定電平的電壓提供給充電滾筒2、顯影滾筒4和傳送滾筒5。充電滾筒2利用從高壓電源70提供的充電電壓向光敏鼓1的表面均勻充電。激光掃描單元3利用與從控制器6輸入的圖像數(shù)據(jù)相對應的光掃描光敏鼓1，由此，在光敏鼓1的表面上形成靜點潛像。
隨后，由顯影滾筒4提供的調(diào)色劑在光敏鼓1表面上的靜電潛像中形成上色圖像。由高壓電源70提供的傳送電壓驅(qū)動的傳送滾筒5將在光敏鼓1上形成的上色圖像傳送到用于記錄的紙上。利用從定影器(未示出)提供的熱和壓力將傳送到打印紙上的上色圖像定影到該打印紙上，并最終到達排出路徑(未示出)以排出在外部。
如上所述，是復印機、激光束打印機和傳真機的基本組件的高壓產(chǎn)生裝置70將范圍為12到24V的低壓瞬間向上變化為范圍為數(shù)百到數(shù)千伏的高壓，并可以通過在打印機或復印機的光敏鼓上形成高壓放電執(zhí)行打印。高壓產(chǎn)生裝置70感測電壓或電流，并可以根據(jù)用途被用做恒壓源或恒流源。
圖2的范例性電路示出了傳統(tǒng)的高壓產(chǎn)生裝置。參看圖2，傳統(tǒng)的高產(chǎn)生裝置包括低通濾波器10、壓控器20、P2振蕩器、電源變換單元30、電壓分配器40、電壓傳感器50和保護器60。
當從引擎控制單元輸入基于占空比確定輸出電壓電平的脈寬調(diào)制(PWM)信號D(t)時，低通濾波器10經(jīng)過RC二階濾波器將輸入信號轉(zhuǎn)換成DC信號。該DC信號被用做控制輸出電壓的基準信號。
壓控器20被用做放大誤差信號的差電路和控制器。它將經(jīng)過低通濾波器10輸出的DC信號與通過執(zhí)行關(guān)于實際輸出電壓的反饋所獲得的信號進行比較并在所述振蕩器和電源變換單元30中產(chǎn)生晶體管Q的驅(qū)動信號。
所述振蕩器和電源變換單元30基于壓控器20的輸出信號控制晶體管Q的基極電流量，從而使在晶體管的發(fā)射極和集電極中的電壓波動。在該電壓波動中，電源變壓器中初級線圈的電壓被改變，由此，在具有高匝數(shù)比的電源變壓器的次級線圈中產(chǎn)生電壓。
電壓分配器40使用整流二極管D1和D2以及電壓分配和平面化電容器C4和C5根據(jù)在電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的交流電壓產(chǎn)生最后的直流高壓。電壓傳感器50和保護器60感測實際的輸出電壓，產(chǎn)生反饋信號并將其發(fā)送給壓控器20，由此，防止電壓非正常電壓電平的施加。
圖2示出了用于在高壓產(chǎn)生裝置內(nèi)特定通道的顯影單元中產(chǎn)生高壓的電路。需要不同的通道將預定高壓電平分別施加到充電滾筒2、顯影滾筒4和傳送滾筒5上。
但是，傳統(tǒng)的高壓產(chǎn)生裝置使用模擬控制方法單獨精確地控制每個通道的輸出，因此，必須校正源于包括RF濾波器和電壓控制部分的部件的特征變化所導致的誤差。
另外，由于使用了很多的部件，所以很難降低成本，由外部因素引起的各部件中的缺陷可能會導致整個裝置的故障。另外，被用做振蕩器和電源變換單元中的開關(guān)的晶體管也工作于線性區(qū)域，所以，晶體管總是被加熱。
另外，如圖2所示，傳統(tǒng)的電壓產(chǎn)生裝置使用很多部件，運送和組裝各個部件需要很長的時間并且為放置所述部件的印刷電路板也需要很大的空間。由于所述部件被固定在PCB上，因此，不容易控制輸出電壓。
為了克服上述的問題，傳統(tǒng)的高壓產(chǎn)生裝置采用數(shù)字控制方法。但是，通過將模擬設(shè)備變成特殊應用的集成電路(ASIC)所獲得的高壓電源(HVPS)通常包括MOSFIT，并且，當該MOSFIT在該晶體管的線性區(qū)域執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作時，該開關(guān)可能會被損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實施例的HVPS ASIC應當具有小發(fā)熱值的轉(zhuǎn)換電路拓撲結(jié)構(gòu)。為此，需要確定轉(zhuǎn)換的最佳操作時間點。當在開關(guān)兩端的電壓都變成最低的情況下執(zhí)行轉(zhuǎn)換時，該開關(guān)的發(fā)熱值變得最小，這就是該開關(guān)的最佳操作時間點。
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種能夠確定最佳轉(zhuǎn)換時間點的高壓產(chǎn)生裝置及其高壓產(chǎn)生方法。
根據(jù)本發(fā)明范例性方面，提供了一種高壓產(chǎn)生裝置，包括用于通過間歇流進連接的電源變壓器的初級線圈的電流控制在該電源變壓器的次級線圈中產(chǎn)生的電壓的轉(zhuǎn)換塊、用于提供預定通信接口的數(shù)字接口塊和用于根據(jù)經(jīng)過數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊間歇操作的數(shù)字控制塊。所述數(shù)字控制塊包括用于從所述數(shù)字接口塊接收基準電壓并計算所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段(section)寬度的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元、用于接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值的頻率計數(shù)單元、以及用于在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和輸出電壓的計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定轉(zhuǎn)換時間點的轉(zhuǎn)換時間點確定單元。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段是所產(chǎn)生電壓的最小值區(qū)段。
另外，轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元可以接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號并基于該反饋信號計算轉(zhuǎn)換區(qū)段的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間基于下述等式計算Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff這里，Tr表示輸出電壓的半個周期，Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
另外，轉(zhuǎn)換時間點的關(guān)斷時間基于下述等式計算Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff這里，Tr表示輸出電壓的半個周期，Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換塊、數(shù)字接口塊和數(shù)字控制塊被包含在特殊應用集成電路(ASIC)芯片內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換塊使用單氧化物(mono-oxide)半導體場效應晶體管(MOSFIT)作為間歇操作的開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的另一范例性方面，提供了一種具有用于產(chǎn)生電壓的高壓產(chǎn)生裝置的成像設(shè)備，該高壓產(chǎn)生裝置包括用于通過間歇流進連接中的電源變壓器初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓的轉(zhuǎn)換塊、用于提供預定通信接口的數(shù)字接口塊和用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇操作的數(shù)字控制塊。所述數(shù)字控制塊包括用于從所述數(shù)字接口塊接收基準電壓并計算該轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元、用于接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值的頻率計數(shù)單元以及用于在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和與所述輸出電壓的半個周期對應的計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點的轉(zhuǎn)換時間點確定單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一范例性方面，提供了一種用于在具有轉(zhuǎn)換塊、數(shù)字接口塊和數(shù)字控制塊的高壓產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生高壓的方法。該方法包括下述步驟a)從所述數(shù)字接口塊接收基準電壓并計算所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度；b)接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期對應的計數(shù)值；和c)在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和與輸出電壓的半個周期對應的計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點，其中，所述轉(zhuǎn)換塊通過間歇流進連接中的電源變壓器初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓，和在所述數(shù)字控制塊根據(jù)經(jīng)過數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇操作的同時，所述數(shù)字接口塊提供預定的通信接口。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段是所產(chǎn)生的電壓的最小值區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述方法還包括d)接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號，并在該反饋信號的基礎(chǔ)上計算轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明一執(zhí)行范例，轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間由下述等式計算Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，和Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)關(guān)斷時間有下述等式計算Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，和Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，所述步驟a)到d)被體現(xiàn)到ASIC芯片中。
根據(jù)本發(fā)明一執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換塊使用MOSFET作為間歇操作的開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的另一范例性方面，提供了一種成像設(shè)備，用于經(jīng)過高壓產(chǎn)生方法在包括轉(zhuǎn)換塊、數(shù)字接口塊和數(shù)字控制塊的高壓產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生電壓。所述方法包括a)從所述數(shù)字接口塊中接收基準電壓并計算該轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度；b)接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值；和c)在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和與輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點。所述轉(zhuǎn)換塊通過間歇流進連接中的電源變壓器初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓，在所述數(shù)字控制塊根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇操作的同時，所述數(shù)字接口塊提供預定的通信接口。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，提供了一種在半導體基底中實現(xiàn)的ASIC芯片。該ASIC芯片包括用于通過流進連接中的電源變壓器初級線圈的間歇電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓的轉(zhuǎn)換塊、用于提供預定通信接口的數(shù)字接口塊、和用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇操作的數(shù)字控制塊。所述數(shù)字控制塊包括用于從數(shù)字接口塊接收基準電壓并計算該轉(zhuǎn)換塊轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元、用于接收數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值的頻率計數(shù)單元、以及用于在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和輸出電壓計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點的轉(zhuǎn)換時間點確定單元。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段是所產(chǎn)生電壓的最小值區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號并基于該反饋信號計算轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，基于下述等式計算所述轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，而Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，基于下述等式計算所述轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)關(guān)斷時間Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff
其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，而Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換塊使用MOSFET作為間歇操作的開關(guān)。


通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的某些實施例的描述，本發(fā)明的上述方面和特性將會變得更加明顯，在整個附圖中，相同的附圖標記應當被理解為指相同的部件、成分和結(jié)構(gòu)，其中圖1示出了傳統(tǒng)成像設(shè)備的剖面圖；圖2示出了傳統(tǒng)高壓產(chǎn)生裝置的范例性電路；圖3的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的高壓產(chǎn)生裝置；圖4的框圖示出了圖3的第一數(shù)字控制塊的范例性實現(xiàn)；和圖5描述了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的在所述第一數(shù)字控制塊中確定最佳轉(zhuǎn)換時間點的原理。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖更加詳細地說明本發(fā)明的某些范例性實施例。
在下面的描述中，如上所述，相同的附圖標記在整個附圖中被用于相同的元件。在諸如詳細的結(jié)構(gòu)和元件的描述中所定義的事物都是范例性的，提供這些描述僅僅是為了增強對本發(fā)明的理解，而不是對本發(fā)明范圍的限制。因此，很明顯，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以各種方式執(zhí)行本發(fā)明。另外，為清楚和簡要起見，不再描述公知的功能或結(jié)構(gòu)。
圖3的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的高壓產(chǎn)生裝置。參看圖3，所述高壓產(chǎn)生裝置包括數(shù)字接口塊100；振蕩塊130；上電復位塊150；第一到第四數(shù)字控制塊200、300、400和500；第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570。數(shù)字接口塊100、振蕩塊130、上電復位塊150、第一到第四數(shù)字控制塊200、300、400和500以及第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570被包含在一個ASIC芯片中。
第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570中的每一個都被連接到具有電源變壓器和電源分配電路的輸出單元。為清楚和便于解釋，圖3示出了僅被連接到第一轉(zhuǎn)換塊270的第一輸出單元650的情況。
數(shù)字接口塊100從引擎控制單元接收用于控制輸出電壓的波形和強度的控制數(shù)據(jù)。該控制數(shù)據(jù)具有其中基于占空比確定輸出電壓電平的脈寬調(diào)制(PWM)、通用異步接收機/發(fā)射機(UART)、其中經(jīng)過串行通信或諸如交互串行總線12C的串行通信接口在設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的串行外圍接口(SPI)的數(shù)據(jù)格式。
數(shù)字接口塊100將從所述引擎控制單元發(fā)送的控制數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換成預定的格式，并將該控制數(shù)據(jù)發(fā)送給第一到第四數(shù)字控制塊200、300、400和500，以用做確定輸出電壓波形的時間常數(shù)data1、data2、data3和data4，以及用于確定輸出電壓強度的控制基準電壓值V011*、V02*、V032*和V044*。
第一到第四數(shù)字控制塊200、300、400和500具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。它們將從數(shù)字接口塊100發(fā)送的控制基準電壓值V011*、V02*、V032*和V044*中的每一個與通過感測每個通道的實際輸出電壓和執(zhí)行反饋所獲得的信號(V0)進行比較。然后，它們基于該比較結(jié)果使用信號(V0)作為與第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570對應的開關(guān)的操作信號。
在所述ASIC芯片上也提供第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570，以及它們使用單氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)M1、M2、M3和M4作為開關(guān)。當從第一到第四控制塊200、300、400和500輸出的操作信號被施加給所述MOSFET的柵極時，形成第一到第四轉(zhuǎn)換塊270、370、470和570，以控制流經(jīng)通過導通/截止而被串聯(lián)連接到漏極的電源變壓器的初級線圈的電壓。使用所述MOSFET代替晶體管減少或抑制了對用于防止晶體管發(fā)熱的熱輻射板的需要。
第一輸出單元650包括電源變壓器、電壓分配器和整流器。電壓分配器被串聯(lián)連接到開關(guān)，并根據(jù)所述開關(guān)的導通/截止操作形成串行振蕩并產(chǎn)生交流(AC)信號。因此，在所述電源變壓器的次級線圈中產(chǎn)生具有高電勢的AC電壓。
電源分配器和整流器基于輸出電壓的范圍整流和使用在電源變壓器的次級線圈中產(chǎn)生的AC電壓，或者，它們經(jīng)過電壓乘法電路提升所述電壓并使用經(jīng)過提升的最終輸出電壓。高壓產(chǎn)生裝置600包括作為時鐘發(fā)生器的振蕩塊130和當上電時用于提供復位信號的上電復位塊150。形成施加到高壓產(chǎn)生裝置600上的電源，以便提供用于提供高壓的24V電源和用于操作集成電路(IC)的VDD。
具有上述結(jié)構(gòu)的高壓產(chǎn)生裝置通過根據(jù)從所述引擎控制單元發(fā)送的控制數(shù)據(jù)控制每個通道的輸出單元來產(chǎn)生高壓。
圖4的框圖示出了圖3的第一數(shù)字控制塊。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的在第一數(shù)字控制塊中確定最佳轉(zhuǎn)換時間點的原理。
圖5的波形示出了第一轉(zhuǎn)換塊270的開關(guān)的兩端電壓沿時間軸的變化。所述電壓具有正弦電壓特性，并具有經(jīng)過振蕩器電路的規(guī)則頻率。
參看圖4和5，下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的在第一數(shù)字控制塊200中確定最佳轉(zhuǎn)換時間點的原理。第一數(shù)字控制塊200包括轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元210、頻率計數(shù)單元250、轉(zhuǎn)換時間點區(qū)段單元270和柵極驅(qū)動(gatedriving)單元290。轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元210包括SPI211、A/D213、ZOH215、加法器217、PI控制器219和限幅器221。
頻率計數(shù)單元250包括比較器251、計數(shù)器253和OSC255。
轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元210的SPI211、A/D213、ZOH215和加法器217將從數(shù)字接口塊100發(fā)送的控制基準電壓值(V0*)與對實際輸出電壓執(zhí)行反饋所獲得的電壓(V0)相比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給PI控制器219。
PI控制器219將輸出電壓控制成預定的電平。它將所述控制基準電壓(V0*)與通過對實際輸出電壓執(zhí)行反饋所獲得的電壓(V0)進行比較，并基于該比較的結(jié)果計算轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度(Teff)。
根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行范例，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度是圖5所示的正弦波形的最低電壓區(qū)段。當在所述最低電壓區(qū)段中執(zhí)行轉(zhuǎn)換時，減少了所述開關(guān)的熱產(chǎn)生量，從而獲得最小的轉(zhuǎn)換損失。
第一數(shù)字控制塊200的輸出電壓值可以被定義為開關(guān)執(zhí)行轉(zhuǎn)換有效時間的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度(Teff)。
頻率計數(shù)單元250的比較器251檢測被用作開關(guān)的MOSFET的兩端的電壓，由此檢測過零狀態(tài)。在范例實施例中，過零狀態(tài)處的電壓是24V。
另外，計數(shù)器253根據(jù)在比較器251中檢測的過零狀態(tài)計算計數(shù)值，直到再次出現(xiàn)初始過零狀態(tài)為止。在計數(shù)器253中計算的計數(shù)值對應于第一數(shù)字控制塊200的輸出電壓(Vout_x)的半個周期(Tr)。
隨后，將與在計數(shù)器中計算的半個周期Tr對應的計數(shù)值發(fā)送給轉(zhuǎn)換時間點確定單元270。轉(zhuǎn)換時間點確定單元270基于從轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元210發(fā)送的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和與從頻率計數(shù)單元250發(fā)送的輸出電壓(Vout_x)的半個周期(Tr)對應的計數(shù)值計算在第一轉(zhuǎn)換塊270中的實際轉(zhuǎn)換通/斷時間。在轉(zhuǎn)換時間點確定單元270中的計算如下述等式1和2所示；Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff等式1Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff等式2其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，而Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
為了在等式1和2的基礎(chǔ)上解釋在轉(zhuǎn)換時間點確定單元290中的計算，通過將來自第一數(shù)字控制塊200的輸出電壓(Vout_x)的半個周期(Tr)乘以1.5獲得用于達到其中輸出電壓(Vout_x)的強度是基于24V的最低強度的正弦波形的最低點的時間。
當從達到所述正弦波形的最低點的時間中減去通過將是開關(guān)執(zhí)行轉(zhuǎn)換的有效時間的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度(Teff)乘以0.5所獲得值時，計算與在第一轉(zhuǎn)換塊270中實際轉(zhuǎn)換‘接通’所對應的時間‘TON’。當將通過將是開關(guān)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作的有效時間的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度(Teff)乘以0.5所獲得的值加到達到所述正弦波形最低點的時間時，計算與第一轉(zhuǎn)換塊270中實際轉(zhuǎn)換‘關(guān)斷’所對應的時間‘TOFF’。
轉(zhuǎn)換時間點確定單元270基于上面所計算的‘TON’和‘TOFF’產(chǎn)生將被施加到被用作開關(guān)的MOSFET的柵極上的PWM型柵極信號(Vout_x)。
同時，第二到第四數(shù)字控制塊300、400和500具有與第一數(shù)字控制塊200相同的結(jié)構(gòu)和功能。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的范例性實施例，通過減少熱產(chǎn)生量，可以防止開關(guān)損壞。另外，由于轉(zhuǎn)換時間點是通過直接檢測在該開關(guān)兩端處的電壓而設(shè)置的，因此，即使當在負載中存在波動時，也能夠建立最佳的轉(zhuǎn)換區(qū)段。另外，根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的高壓產(chǎn)生裝置具有比基于載波比較(carriercomparision)的傳統(tǒng)PWM產(chǎn)生電路更簡單的電路，并且它能夠確定精確的轉(zhuǎn)換時間點。
前述的實施例和優(yōu)點僅僅是舉例性質(zhì)的，并不是用于限制本發(fā)明的范圍和精神。本發(fā)明的教導可以很容易地被用于其它類型的裝置。因此，本發(fā)明的范例性實施例僅僅是用于示出，并不用于限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求書及其等效物定義的。很明顯，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出很多替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種高壓產(chǎn)生裝置，包括轉(zhuǎn)換塊，用于通過間歇流進電源變壓器初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓；數(shù)字接口塊，用于提供通信接口；和數(shù)字控制塊，用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇，其中，所述數(shù)字控制塊包括轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元，用于從所述數(shù)字接口塊接收基準電壓，并計算所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度；頻率計數(shù)單元，用于接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值；和轉(zhuǎn)換時間點確定單元，用于基于所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和所計算的計數(shù)值確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段包括所產(chǎn)生電壓的最小值區(qū)段。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號并基于該反饋信號計算所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，確定轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間包括基于下述等式的計算Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，而Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，確定轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)關(guān)斷時間包括基于下述等式的計算Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff其中，Tr表示輸出電壓的半個周期，而Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，特殊應用集成電路芯片包括所述轉(zhuǎn)換塊、所述數(shù)字接口塊和所述數(shù)字控制塊中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換塊包括作為用于間歇的開關(guān)的單氧化物半導體場效應晶體管。
8.一種包括如權(quán)利要求1所要求的高壓產(chǎn)生裝置的成像設(shè)備。
9.一種產(chǎn)生高壓的方法，該方法包括第一從高壓產(chǎn)生裝置的數(shù)字接口塊中接收基準電壓；第一計算所述高壓產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度；第二接收所述高壓產(chǎn)生裝置的數(shù)字控制塊的輸出電壓；第二計算與所述輸出電壓的半個周期對應的計數(shù)值；和基于所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和所計算的計數(shù)值確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點；其中，所述轉(zhuǎn)換塊通過間歇流進電源變壓器初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓，所述數(shù)字接口塊提供通信接口，并且所述數(shù)字控制塊根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇操作。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段包括所產(chǎn)生的電壓的最小值區(qū)段。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括第三接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號并基于該反饋信號計算所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間的計算包括基于下述等式的計算Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff其中，所述Tr表示輸出電壓的半個周期，而所述Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)關(guān)斷時間的計算包括基于下述等式的計算Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff其中，所述Tr表示輸出電壓的半個周期，而所述Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，特殊應用集成電路芯片被結(jié)構(gòu)成執(zhí)行第一接收、第二接收、第一計算、第二計算和確定當中的至少一個。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述間歇包括使用單氧化物半導體場效應晶體管作為轉(zhuǎn)換塊中的開關(guān)。
16.一種利用成像設(shè)備成像的方法，該方法包括如權(quán)利要求9所述的高壓的產(chǎn)生
17.一種在半導體基底上的特殊應用集成電路，包括轉(zhuǎn)換塊，用于通過間歇流進連接中的電源變壓器的初級線圈的電流控制在該電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓；數(shù)字接口塊，用于提供通信接口；和數(shù)字控制塊，用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)字接口塊輸入的控制數(shù)據(jù)控制所述轉(zhuǎn)換塊的間歇；其中，所述數(shù)字控制塊包括轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元，用于從所述數(shù)字接口塊中接收基準電壓并計算所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度；頻率計數(shù)單元，用于接收所述數(shù)字控制塊的輸出電壓并計算與該輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值；和轉(zhuǎn)換時間點確定單元，用于在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和所計算的計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定所述轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點。
18.如權(quán)利要求17所述的特殊應用集成電路，其中，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段包括所產(chǎn)生的電壓的最小值區(qū)段。
19.如權(quán)利要求17所述的特殊應用集成電路，其中，所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元接收所產(chǎn)生電壓的反饋信號并基于該反饋信號計算所述轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
20.如權(quán)利要求17所述的特殊應用集成電路，其中，確定轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)接通時間包括基于下述等式的計算Ton＝1.5*Tr-0.5*Teff其中，所述Tr表示輸出電壓的半個周期，而所述Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
21.如權(quán)利要求17所述的特殊應用集成電路，其中，確定轉(zhuǎn)換時間點的開關(guān)關(guān)斷時間包括基于下述等式的計算Toff＝1.5*Tr+0.5*Teff其中，所述Tr表示輸出電壓的半個周期，而所述Teff表示轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度。
22.如權(quán)利要求17所述的特殊應用集成電路，其中，所述轉(zhuǎn)換塊包括作為用于間歇的開關(guān)的單氧化物半導體場效應晶體管。
全文摘要
提供了一種數(shù)字高壓產(chǎn)生裝置及其方法，其中，轉(zhuǎn)換塊控制在電源變壓器次級線圈中產(chǎn)生的電壓，數(shù)字接口塊提供通信接口，和數(shù)字控制塊控制轉(zhuǎn)換塊的間歇。數(shù)字控制塊包括用于計算轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度計算單元、用于計算與數(shù)字控制塊輸出電壓的半個周期相對應的計數(shù)值的頻率計數(shù)單元、和用于在所計算的轉(zhuǎn)換區(qū)段寬度和計數(shù)值的基礎(chǔ)上確定轉(zhuǎn)換塊的轉(zhuǎn)換時間點的轉(zhuǎn)換時間點確定單元。通過減少在開關(guān)中的發(fā)熱量防止開關(guān)損壞是本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點之一。
文檔編號G03G15/00GK1896886SQ20061010641
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者趙埈奭, 蔡榮敏 申請人:三星電子株式會社