專利名稱：高壓電源及其高壓功率的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓電源及其高壓功率的控制方法。特別是，本發(fā)明涉及一種能夠根據(jù)高壓輸出設置信號與輸出負載無關地產生高壓功率的高壓電源及其高壓控制方法。
背景技術：
通常，高壓電源被用于向諸如激光打印機和/或傳真機等需要數(shù)千伏(KV)高壓直流電源的電子設備供應電源。所述高壓電源將直流電流轉換為交流電流(AC)，并對所述高壓交流電流進行整流以便將該高壓交流電流轉換為高壓直流電流。通常，所述高壓電源包括用于將直流電流轉換為交流電流的變壓器。
圖1的框圖示出了包括傳統(tǒng)高壓電源100的成像裝置。
參看圖1，所述成像裝置包括引擎控制器10、顯影設備50和傳統(tǒng)的高壓電源100。
引擎控制器10控制高壓電源100產生將被提供給顯影設備50的高壓功率。特別是，只有在需要輸出所述高壓功率時，引擎控制器10才提供作為“High/Low”信號的邏輯電平高信號和交流電源(HVPS)控制信號到高壓電源100。引擎控制器10根據(jù)高壓電源100的當前值輸出具有一定占空比的脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)。
根據(jù)顯影設備50所需要的高壓功率使用多個脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)，還根據(jù)所述多個脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)請求高壓電源100的多個高壓電源。因此，從高壓電源100的多個高壓電源中輸出多個高壓輸出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)。
由于所述脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)是從引擎控制器10提供的，所以，通過開關的通/斷，高壓電源100能夠產生數(shù)百到數(shù)千伏的高壓功率。高壓電源100向顯影設備50輸出所產生的高壓輸出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)。
為了輸出所述多個高壓輸出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)，引擎控制器10產生多個脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)。產生該多個脈寬調制信號(PWM1、PWM2、...、PWMn)的結果是使引擎控制器10的負擔極重。
因此，如果連接到傳統(tǒng)高壓電源100或者諸如顯影設備50的其它輸出負載上的成像裝置發(fā)生了改變，那么，所述高壓輸出也會被改變。因此，需要對所述高壓輸出(HV out1、HV out2、...HV outn)進行再調諧，以便輸出恒定的高壓輸出。所述高壓輸出根據(jù)輸出負載而變化。
在離線設置狀態(tài)下使用可變電阻設置該傳統(tǒng)高壓電源100的高壓輸出，然后其安裝到成像裝置上，以便確定是否輸出具有所述設定值的高壓輸出。一旦完成該處理，就能制造該傳統(tǒng)的電源電壓100。因此，制造該傳統(tǒng)電源電壓100既耗費時間又非常復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種高壓電源，它能夠減輕所述引擎控制器的負擔并且當輸出負載發(fā)生變化時不需要進行再調諧就能夠控制恒定的高壓。本發(fā)明還提供一種高壓電源控制方法。
本發(fā)明的附加方面部分的可從下面的描述中看到，部分的可以通過下面的描述中明顯看出，或者通過本發(fā)明的實踐學習到。
本發(fā)明的前述和/或其它方面是通過提供一種高壓電源實現(xiàn)的，其包括高壓產生部件，用于產生高壓；和脈寬調制產生部件，用于根據(jù)輸出控制值產生脈寬調制信號，以及當該脈寬調制產生部件接收到具有所述輸出控制值的高壓輸出設置信號以指示將要產生所述高壓時，使用所產生的脈寬調制信號來控制所述高壓產生部件產生所述高壓。
所述高壓輸出設置信號是以串行通信方式接收的。
所述高壓產生部件可以包括高壓轉換部件，用于使用所述脈寬調制信號將輸入直流功率提升為高壓交流功率；和高壓整流平滑部件，用于對經(jīng)過提升的高壓交流功率進行整流，以輸出高壓直流功率。
本發(fā)明的前述和/或其它方面可以通過提供一種產生高壓輸出電源的高壓電源來實現(xiàn)，所述高壓電源包括脈沖控制單元，用于接收一個或多個電壓指示符信號和根據(jù)所接收的一個或多個電壓指示符信號產生具有可調節(jié)預定占空比的電壓控制信號；和高壓轉換部件，用于接收作為第一輸入的所述電壓控制信號和作為第二輸入的高壓輸出功率的反饋部分，并根據(jù)所述電壓控制信號的預定占空比和所述高壓輸出功率的反饋部分的電平產生所述高壓輸出功率。
本發(fā)明的前述和/或其它方面還可以通過提供一種高壓電源的高壓電源控制方法來實現(xiàn)，該方法包括根據(jù)為驅動輸出設備而產生的高壓輸出包括輸出控制值的高壓輸出設置信號；和根據(jù)所接收的輸出控制值產生脈寬調制信號并使用所產生的脈寬調制信號產生所述高壓。
所述高壓的產生可以包括使用所述脈寬調制信號將輸入直流功率提升為高壓交流功率；和整流經(jīng)過提升的高壓交流功率以便輸出高壓直流功率。
本發(fā)明的前述和/或其它方面可以通過提供一種成像裝置來實現(xiàn)，該成像裝置包括引擎控制器，用于輸出包括輸出控制值的高壓輸出設置信號以表示將要產生高壓；和高壓電源，用于以串行通信方式接收所述高壓輸出設置信號，根據(jù)所述輸出控制值產生脈寬調制信號，并使用該脈寬調制信號產生所述高壓。
本發(fā)明的前述和/或其它方面還可以通過提供一種成像裝置來實現(xiàn)，該成像裝置包括用于產生高壓輸出功率的高壓電源，包括脈沖控制單元，用于接收一個或多個電壓指示符信號并根據(jù)所接收的一個或多個電壓指示符信號產生具有可調節(jié)預定占空比的電壓控制信號；和高壓轉換部件，用于接收作為第一輸入的所述電壓控制信號和作為第二輸入的所述高壓功率輸出的反饋部分，并根據(jù)所述電壓控制信號的預定占空比和所述高壓功率的反饋部分的電平產生所述高壓輸出功率。


通過參考附圖對本發(fā)明某些實施例的描述，本發(fā)明的上述方面將會變得更加清楚，其中圖1的框圖示出了包括傳統(tǒng)高壓電源的成像裝置；圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的包括高壓電源的成像裝置；和圖3的流程示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓電源的高壓功率控制方法。
具體實施例方式
下面將參照示出了本發(fā)明的例子的附圖描述本發(fā)明，在整個附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。為解釋本發(fā)明，下面參照

本發(fā)明的
圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的包括高壓電源200的成像裝置。
高壓電源200包括用于獨立于施加給它的輸出負載產生高壓功率的脈寬調制(PWM)產生部件210。高壓電源200以串行通信的方式從引擎控制器20接收高壓輸出設置信號(圖2所示的“設置信號”)。該高壓輸出設置信號被接收從而指出顯影設備50(或其它輸出負載)將要使用所述高壓功率輸出。通過根據(jù)所接收高壓輸出設置信號而產生的脈寬調制信號，高壓電源200被接通/關斷，以便產生所述高壓電源。
參看圖2，所述成像裝置包括引擎控制器20、顯影設備50和高壓電源200。
引擎控制器20控制高壓電源200向顯影設備50提供作為“High/Low”信號的高壓功率。特別是，當需要將所述高壓功率輸出給顯影設備50時，引擎控制器20將邏輯電平高信號和高壓電源(HVPS)控制信號提供給高壓電源200。例如，當不需要將所述高壓功率輸出給顯影設備50時，引擎控制器20可以輸出邏輯電平低信號作為所述“High/Low”信號和/或可以不輸出HVPS控制信號。
引擎控制器20根據(jù)將被提供給顯影設備50的所述高壓功率而將所述高壓輸出設置信號(“設置信號”)以串行通信的方式施加到高壓電源200。所述高壓輸出設置信號包括根據(jù)將被提供給顯影設備50的所述高壓功率的輸出控制值。所述串行通信可以包括RS232C、RS422和12C通信協(xié)議。
高壓電源200產生將被提供給顯影設備50的所述高壓功率并包括PWM產生部件210和高壓產生部件220。
PWM產生部件210根據(jù)由引擎控制器20以串行通信方式施加的高壓輸出設置信號而產生脈寬調制信號PWM1、PWM2和PWM3。PWM產生部件210根據(jù)脈寬調制信號PWM1、PWM2和PWM3中的一個控制高壓產生部件220產生所述高壓功率。
高壓產生部件220包括用于根據(jù)脈寬調制信號PWM1、PWM2和PWM3中的一個產生所述高壓功率的模擬電路。特別是，高壓產生部件220也包括輸入直流功率(Vcc)端、高壓轉換部件230、高壓整流平滑部件240、比較器U1、晶體管Q1和輸出端(圖2中的“輸出”)。
高壓轉換部件230將從輸入直流電源(Vcc)端施加的直流電源Vcc提升為數(shù)百到數(shù)千伏的交流電源。高壓轉換部件230具有變壓器輸入側的線圈Np和Nb，并具有該變壓器輸出側的線圈Ns。將線圈Np的輸入側連接到施加所述直流電源的輸入直流電源(Vcc)端，而線圈Np的輸出端被連接到晶體管Q1的集電極。線圈Nb的第一端被連接到晶體管Q1的基極，將其第二端連接到比較器U1的輸出端。特別是，高壓轉換部件230將根據(jù)晶體管Q1的轉換施加到變壓器上的直流電源變換成高壓，從而在線圈Ns處將高壓引到變壓器的輸出側。
高壓整流平滑部件240將從高壓轉換部件230輸出的高壓交流功率整流和平滑成高壓直流功率。高壓整流平滑部件240輸出高壓電源輸出HV putout1、HV output 2和HV output 3，qi通過經(jīng)過所述輸出端的整流和平滑而恒定。高壓整流和平滑部件240包括具有電容器C1、C2和C3、二極管D1和D2以及電阻R1的背壓(back pressure)整流電路。電容器C2、二極管D1、電容器C3和電阻R1被正向并與線圈Ns的接地側并聯(lián)連接。
比較器U1包括具有正(+)輸入端和負(-)輸入端的運算放大器。比較器U1經(jīng)過正輸入端(+)接收PWM產生部件210輸出的脈寬調制信號(即，脈寬調制信號PWM1、PWM2和PWM3中的一個)并經(jīng)過負輸入端(-)接收從高壓整流平滑部件240輸出的高壓電源的部分反饋，以便將脈寬調制信號與反饋給它的部分高壓電源輸出進行比較。比較器U1的輸出端被連接到線圈Nb的第二端。比較器U1將所述脈寬調制信號與反饋給它的部分高壓電源輸出進行比較以產生比較器輸出功率。所產生的比較器輸出功率用于驅動晶體管Q1。所述反饋使得比較器U1能夠驅動晶體管Q1以根據(jù)從引擎控制器20接收的控制輸出值調節(jié)流經(jīng)所述變壓器輸入側的直流功率，從而使所述高壓直流功率保持恒定。
晶體管Q1根據(jù)比較器U1的比較器輸出功率而導通和截止。利用該切換在所述晶體管Q1的集電極中產生高頻切換功率。高壓轉換部件230使從線圈Np產生的功率提升，以便產生大于數(shù)千伏的高壓切換功率。
在本實施例中，作為例子，使用了三個脈寬調制信號PWM1、PWM2和PWM3，但是應當理解，也可以使用其它數(shù)量和/或配置的脈寬調制信號。脈寬調制信號的數(shù)量可以根據(jù)諸如成像裝置或顯影設備50的輸出負載而變化。
圖3的流程示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的高壓電源的高壓功率控制方法。圖3所示的控制方法可以被應用到圖2所示的高壓電源200上。因此，為示出的目的，下面將參照圖2說明圖3所示的控制方法。
參看圖3，PWM產生部件210確定是否從引擎控制器20接收到了所述高壓輸出設置信號(操作S300)。所述高壓輸出設置信號設置將被高壓產生部件220產生的高壓功率輸出。當所述功率被施加到引擎控制器20或當顯影設備50或者輸出負載被替換時，引擎控制器20將所述高壓輸出設置信號施加到PWM產生部件210。
如果確定接收到了所述高壓輸出設置信號，那么，PWM產生部件210根據(jù)該高壓輸出設置信號而產生所述脈寬調制信號(例如，PWM1、PWM2和PWM3)(操作S310)。
然后，高壓轉換部件230將由輸入直流功率(Vcc)端提供的直流功率提升為高壓交流功率(操作S320)。然后，高壓整流平滑部件240對由高壓轉換部件230提升的所述高壓交流功率進行整流以產生所述高壓直流輸出功率并將所產生的高壓直流功率反饋給比較器U1(操作S330)。
比較器U1將所述反饋輸出功率與由PWM產生部件210產生的脈寬調制信號進行比較(操作S340)。所述反饋輸出功率使得比較器U1能夠調節(jié)晶體管Q1的驅動，從而使所述高壓直流功率可以被調節(jié)并保持在恒定電平。因此，即使當輸出負載變化時，使用比較器U1，反饋使能恒定的高壓輸。
根據(jù)比較器U1的比較結果，高壓產生部件220產生和輸出所述高壓功率(操作S350)。特別是，比較器U1將所述脈寬調制信號與所述反饋輸出功率比較以產生所述比較器輸出功率，以及晶體管Q1根據(jù)比較器U1的比較器輸出功率導通和截止。高壓轉換部件230將由輸入直流電源(Vcc)端根據(jù)晶體管Q1的開關所提供的直流功率變換為將在線圈Ns的輸出側處引入的高壓交流功率。高壓整流平滑部件240將所引入的高壓交流功率整流和平滑成高壓直流電源，以便經(jīng)過輸出端輸出恒定的高壓輸出。
如上所述，控制根據(jù)本發(fā)明各實施例的高壓電源以產生高壓功率，從而可以使從引擎控制器接收的信號和值在數(shù)量方面較小，并可以執(zhí)行分散的控制。因此，可以減少該引擎控制器的負擔?？梢元毩⒂谳敵鲐撦d對所述高壓電源進行控制。
另外，根據(jù)本發(fā)明的各實施例，在需要時，可以不必離線設置而自動輸出高壓輸出，即使是當電壓設置和/或輸出負載變化時，也能夠使用反饋對變化后的電壓設置和/或輸出負載進行補償，以便輸出恒定的高壓輸出。因此，根據(jù)本發(fā)明各實施例的高壓電源能夠被用于具有不同負載和電源需求的各種不同的設備。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的少數(shù)幾個實施例，但是，對于本領域普通技術人員來講很明顯，在不脫離本發(fā)明的原理和精神以及所附權利要求及其等效物所定義的范圍的前提下，可以對這些實施例做出改變。
權利要求
1.一種高壓電源，包括高壓產生部件，用于產生高壓；和脈寬調制產生部件，用于根據(jù)輸出控制值產生脈寬調制信號，以及當該脈寬調制產生部件接收到具有所述輸出控制值的高壓輸出設置信號以指示將要產生所述高壓時，使用所產生的脈寬調制信號來控制所述高壓產生部件產生所述高壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓電源，其中，所述高壓輸出設置信號是以串行通信方式接收的。
3.根據(jù)權利要求1所述的高壓電源，其中，所述高壓產生部件包括高壓轉換部件，用于使用所述脈寬調制信號將輸入直流功率提升為高壓交流功率；和高壓整流平滑部件，用于對經(jīng)過提升的高壓交流功率進行整流，以輸出高壓直流功率。
4.根據(jù)權利要求1所述的高壓電源，還包括比較單元，用于形成反饋回路，以便當所述高壓電源的輸出負載改變時，將所述高壓產生部件的輸出與所述脈沖調制信號進行比較，從而將所述高壓輸出調節(jié)為恒定。
5.根據(jù)權利要求4所述的高壓電源，其中，所述高壓產生部件包括具有輸入側和輸出側的變壓器；直流輸入端，用于向所述變壓器的輸入側提供直流電壓；開關單元，連接到與所述直流輸入端相對的該變壓器的所述輸入側，用于接通和關斷，以便當該開關單元接通時，將所述直流電壓提供給所述變壓器的所述輸入側，而在變壓器的輸出側引入高壓交流電流；和整流單元，用于將所述高壓交流電流整流為高壓直流，以做為由所述高壓產生部件輸出的高壓。
6.根據(jù)權利要求5所述的高壓電源，其中，所述開關單元包括晶體管，其集電極端連接到所述變壓器的輸入側，其基極端連接到所述比較單元，而其發(fā)射極端連接到地。
7.根據(jù)權利要求5所述的高壓電源，其中，所述比較單元包括比較器，該比較器具有從所述整流單元接收所述高壓直流的第一輸入端、從所述脈寬調制部件接收所述脈沖調制信號并輸出比較電源信號以便控制所述開關單元調節(jié)流經(jīng)所述變壓器的電流的第二輸入端。
8.根據(jù)權利要求6所述的高壓電源，其中，所述整流單元包括反整流平滑部件。
9.一種用于產生高壓輸出功率的高壓電源，包括脈沖控制單元，用于接收一個或多個電壓指示符信號和根據(jù)所接收的一個或多個電壓指示符信號產生具有可調節(jié)預定占空比的電壓控制信號；和高壓轉換部件，用于接收作為第一輸入的所述電壓控制信號和作為第二輸入的高壓輸出功率的反饋部分，并根據(jù)所述電壓控制信號的預定占空比和所述高壓輸出功率的反饋部分的電平產生所述高壓輸出功率。
10.一種高壓電源的高壓功率控制方法，包括根據(jù)為驅動輸出設備而產生的高壓輸出包括輸出控制值的高壓輸出設置信號；和根據(jù)所接收的輸出控制值產生脈寬調制信號并使用所產生的脈寬調制信號產生所述高壓。
11.根據(jù)權利要求10所述的高壓電源控制方法，其中，所述高壓輸出設話信號是以串行通信方式接收的。
12.根據(jù)權利要求10所述的高壓電源控制方法，其中，產生所述高壓包括使用所述脈寬調制信號將輸入直流功率提升為高壓交流功率；和整流經(jīng)過提升的高壓交流功率以便輸出高壓直流功率。
13.根據(jù)權利要求10所述的高壓電源控制方法，還包括當所述高壓電源的輸出負載發(fā)生變化時，將所述高壓電源的輸出與所述脈沖調制信號進行比較，以便將所述高壓輸出調節(jié)為恒定。
14.根據(jù)權利要求13所述的高壓電源，其中，使用所述脈寬調制信號產生所述高壓包括在變壓器的輸入側接收直流電壓；接通和關斷通過所述變壓器輸入側的直流電壓，從而當所述直流電壓被轉換到流經(jīng)所述變壓器的輸入側時，在該變壓器的輸出側引入一高壓交流電流；和將所述高壓交流整流為高壓直流以作為所述高壓輸出。
15.一種成像裝置，包括引擎控制器，用于輸出包括輸出控制值的高壓輸出設置信號以表示將要產生高壓；和高壓電源，用于以串行通信方式接收所述高壓輸出設置信號，根據(jù)所述輸出控制值產生脈寬調制信號，并使用該脈寬調制信號產生所述高壓。
16.根據(jù)權利要求15所述的成像裝置，還包括顯影設備，用于從所述高壓電源接收所述高壓。
17.根據(jù)權利要求15所述的成像裝置，其中，所述高壓電源包括高壓產生部件，用于產生所述高壓；脈寬調制產生部件，用于根據(jù)所述輸出控制值產生所述脈寬調制信號和使用所產生的脈寬調制信號控制所述高壓產生部件產生所述高壓；和形成反饋回路的比較單元，用于當所述高壓電源的輸出負載發(fā)生變化時，將所述高壓產生部件的輸出和所述脈寬調制信號進行比較，以便將所述高壓輸出調節(jié)為恒定。
18.一種成像裝置，包括用于產生高壓輸出功率的高壓電源，包括脈沖控制單元，用于接收一個或多個電壓指示符信號并根據(jù)所接收的一個或多個電壓指示符信號產生具有可調節(jié)預定占空比的電壓控制信號；和高壓轉換部件，用于接收作為第一輸入的所述電壓控制信號和作為第二輸入的所述高壓功率輸出的反饋部分，并根據(jù)所述電壓控制信號的預定占空比和所述高壓功率的反饋部分的電平產生所述高壓輸出功率。
19.根據(jù)權利要求18所述的成像裝置，還包括引擎控制器，用于向所述高壓電源提供一個或多個電壓指示符信號。
全文摘要
高壓電源及其高壓功率的控制方法。高壓電源包括高壓產生部件，用于產生高壓；脈寬調制(PWM)產生部件，用于根據(jù)輸出控制值產生脈寬調制信號，并且當PWM產生部件接收到具有所述輸出控制值的高壓輸出設置信號以指示將要產生高壓時，利用所產生的脈寬調制信號來控制高壓產生部件產生高壓。因此，可以自動輸出所需的高壓而不需要離線設置。另外，盡管電壓設置和/或輸出負載是變化的，但可以對變化后的電壓設置和輸出負載進行補償，以便利用具有不同負載和功率需求的各種設備輸出恒定的高壓輸出。
文檔編號H02M3/335GK1953309SQ20061013607
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權日2005年10月20日
發(fā)明者崔種文 申請人:三星電子株式會社