高壓電源的製作方法

2023-10-24 06:31:47 3

專利名稱：高壓電源的製作方法
技術領域：
本發明總的構思涉及用於雷射印表機或者雷射複印機的高壓電源
(HVPS),並且尤其涉及用於防止異常操作的HVPS,該異常操作會在初始 供電時發生，並且其中輸出電壓中會出現突然的過衝(overshoot)現象。
背景技術：
高壓電源(HVPS)是一種從開關模式電源(SMPS)和主板接收輸入電 壓(5V、 24V等)、並且根據控制器的脈衝寬度調製(PWM)信號產生並輸 出形成轉錄過程的圖像所需要的高壓的設備。HVPS使用變壓器將2鬥V的DC 輸入電壓轉換成幾百到幾千伏範圍內的高壓，並輸出該電壓。
圖1是圖示傳統HVPS的電路圖。參照圖1，控制器IO輸出24V的電源 信號和PWM信號。輸入單元20使用RC低通濾波器將由控制器10提供的 PWM信號轉換為DC電壓。比較單元30通過將RC低通濾波器的DC電壓 輸出信號與參考電壓信號比較，控制24V的電源信號的輸出。轉換單元40 將比較單元30的輸出信號轉換成電晶體驅動信號，並將轉換的驅動信號轉換 成高壓型信號。整流單元50整流轉換單元40的高壓型信號，並且最終輸出 DC型高壓信號。最終輸出的高壓DC信號使用給比較單元30的反饋穩定整 流單元50的輸出。
當通過HVPS向辦公自動化(OA)設備供電時，控制器10提供使用5V 的邏輯控制信號的PWM信號和24V的電源信號。當24V的電源信號首先輸 入、而從控制器10提供的PWM信號沒有維持邏輯高狀態時，PWM信號立 即被檢測為低狀態，並且在高壓DC信號輸出中突然產生高壓峰。這種現象 消極地影響使用HVPS供電的每個設備。具體地，當在成像設備中使用HVPS 供電時，該現象消極地影響高壓輥的壽命和圖像形成。

發明內容
本發明總的構思提供一種防止高輸出電壓的突然過衝現象的高壓電源，該突然過衝現象會在轉換成高狀態的PWM信號相對於初始供電的時間延遲時出現。本發明總的構思的另外方面和效用部分將在隨後的描述中提出，並且部 分將從描述中明顯，或者可以通過本發明總的構思的實踐學習。通過提供一種高壓電源，實現了本發明總的構思的前迷和/或其他方面以及效用，該高壓電源包括控制器，用於提供PWM(脈衝寬度調製信號)和 電源信號；輸入單元，用於接收從控制器提供的PWM信號；比較單元，用 於通過將接收到的由輸入單元濾波到DC電壓電平的PWM信號和參考電壓 信號比較，控制由控制器提供的電源信號，並且提供受控輸出電源信號；轉 換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換為高壓輸出信號； 以及整流單元，用於將從轉換單元輸出的高壓輸出信號整流成為高壓DC信 號，其中高壓電源還包括電源輸入延遲單元，用於接收來自控制器的電源信 號，並且從電源信號初始由控制器提供用於輸入到比較單元時，延遲電源信 號輸出到比較單元預定時間。控制器可以輸出用於產生PWM信號的邏輯控制信號到電源輸入延遲單 元，以控制電源輸入延遲單元中的電源信號的延遲。電源輸入延遲單元可以包括第一電晶體，其在從控制器提供邏輯控制 信號時變為激活；以及第二電晶體，其在第一電晶體被激活時變為激活，其 中通過激活第二電晶體將從控制器提供的電源信號輸入比較單元中。第一電晶體可以是NPN電晶體。第 一 電晶體的基極可以連接到提供邏輯控制信號的控制器的輸出端子， 第 一電晶體的發射極接地，並且第 一電晶體的集電極連接到第二電晶體的基 極。第二電晶體可以是PNP電晶體。第二電晶體的基極可以連接到第一電晶體的集電極，第二電晶體的發射 極連接到提供電源信號的控制器的輸出端子，並且第二電晶體的集電極連接 到比較單元的輸入。可以操作高壓電源使得在電源信號初始由控制器提供之後的預定的時間 量，將電源信號輸入比較單元。高壓電源包括在成像設備中。所述高壓電源，其中基本上在接收的PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態 之前，從電源輸入延遲單元輸出電源信號。通過一種操作高壓電源(HVPS)的方法，實現了本發明總的構思的前述和/或其他方面以及效用，該方法包括接收PWM信號和電源信號；通過比較接收的PWM信號和參考電壓信號來控制接收的電源信號，並且輸出受控輸出電源信號；將輸出的受控輸出電源信號轉換成為高壓輸出信號；將高壓輸出信號整流為高壓DC信號；以及在初始接收電源信號之後，將受控輸出電源信號的輸出延遲預定時間。該方法還可以包括利用邏輯控制信號來提供接收的PWM信號。所述操作方法，其中可以在初始接收電源信號之後的預定時間輸出受控 輸出電源信號。所述操作方法，其中延遲受控輸出電源信號直到接收的PWM信號馬上 轉換成邏輯高狀態之前的時間。通過一種高壓電源，實現了本發明總的構思的前述和/或其他方面以及效 用，該高壓電源包括控制器，用於提供PWM(脈衝寬度調製信號)和電源 信號；輸入單元，用於接收由控制器提供的PWM信號，並且將PWM信號 濾波到DC電壓電平；比較單元，用於通過將濾波的PWM信號和參考電壓 信號比較，控制由控制器提供的電源信號，並且輸出受控輸出電源信號；轉 換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換為高壓輸出信號； 以及電源輸入延遲單元，用於接收控制器提供的電源信號和邏輯控制信號， 並且延遲電源信號輸出到比較單元。所述高壓電源，其中電源輸入延遲單元包括多個電晶體器件，其配置成 利用邏輯控制信號來控制電源信號從控制器到比較單元的流動。所述高壓電源，其中電晶體器件串聯連接。所述高壓電源，其中電晶體器件中的至少 一個是NPN電晶體並且至少另 一個是PNP電晶體。通過一種高壓電源，實現了本發明總的構思的前述和/或其他方面以及效 用，該高壓電源包括電源輸入延遲單元，用於接收電源信號和邏輯控制信 號，並延遲接收的電源信號的輸出；輸入單元，用於接收脈衝寬度調製(PWM) 信號並且將PWM信號濾波到DC電壓電平；比較單元，用於接收來自電源 輸入延遲單元的延遲接收的電源信號，並且通過將濾波的PWM信號和參考 電壓信號比較，控制延遲接收的電源信號，並且輸出受控輸出電源信號；轉 換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換成高壓輸出信號； 以及整流單元，用於將從轉換單元輸出的高壓輸出信號整流為高壓DC電平輸出。所述高壓電源，其中電源輸入延遲單元延遲接收的電源信號的輸出直到 PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態之前。通過一種高壓電源輸出延遲設備，實現了本發明總的構思的前述和/或其他方面以及效用，該高壓電源輸出延遲設備包括電源輸入延遲單元，用於 接收電源信號、接收邏輯控制信號、並且利用邏輯控制信號來延遲延遲的電 源信號的輸出；比較單元，用於接收延遲的電源信號、接收濾波的DC電平 脈衝寬度調製(PWM)信號、並且通過將濾波的PWM信號和參考電壓信號 比較來控制延遲的電源信號；其中在PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態之前 時，將延遲的電源信號輸出到比較單元；以及其中將延遲的電源信號轉換為 要輸出的高壓信號。


結合附圖，從各實施例的以下描述中，本發明總的構思的這些和/或其他方面以及效用將變得明顯並且更容易理解，在附圖中 圖l是圖示傳統高壓電源(HVPS)的電路圖； 圖2是根據本發明總的構思的實施例的HVPS的電路圖； 圖3是圖示在圖2中圖示的電源輸入延遲單元的實施例的電路圖；以及 圖4A和圖4B分別是傳統HVPS的信號的圖、和根據本發明總的構思的實施例的HVPS的信號的圖。
具體實施方式
現在將詳細參考本發明總的構思的各實施例，附圖中圖示了其示例，其 中相同的附圖標記始終指相同的元件。為了解釋本發明總的構思，下面通過 參照附圖描述各實施例。圖2是根據本發明總的構思的實施例的高壓電源(HVPS)的電路圖。 在圖2中圖示的各元件在這裡的背景部分中被一^:描述，並且現在將詳 細描述，各元件分別標記與圖1中圖示的那些元件相同的附圖標記。控制器 IO提供脈衝寬度調製(PWM)信號和電源信號(例如24V),其通過使用邏 輯控制信號(例如5V )產生。輸入單元20接收由控制器10提供的PWM信 號，並且使用RC低通濾波器將PWM信號轉換成DC電壓輸出信號。比較單 元30通過比較從輸入單元20輸出的DC電壓輸出信號和參考電壓信號，控制由控制器IO提供的電源信號(例如24V)的輸出。轉換單元40將比較單 元30的受控輸出電源信號轉換成高壓輸出信號。整流單元50整流轉換單元 40的高壓輸出信號，並且最後輸出DC類型的高壓信號。根據本發明總的構思的實施例，HVPS包括電源輸入延遲單元100 ，當將 從控制器IO提供的電源信號(例如24V)輸入到電源輸入延遲單元100時， 該電源輸入延遲單元100將要輸入比較單元30中的電源信號(例如24V)延 遲預定的時間量。在這種情況下，控制器IO輸出用於產生從控制器IO輸出的PWM信號 的邏輯控制信號(例如5V)、以及電源信號(例如24V)。圖3圖示圖2中圖示的電源輸入延遲單元100的電路圖。參考圖3,控制器IO經由第一端子12輸出電源信號(例如2AV)到電 源輸入延遲單元100中，並且經由第二端子14輸出邏輯控制信號(例如5V) 到電源輸入延遲單元100中。同時，控制器IO使用邏輯控制信號(例如5V) 產生PWM信號，並且經由第三端子16將PWM信號輸出到輸入單元20。該實施例的電源輸入延遲單元100包括第一電晶體Trl、第二電晶體Tr2 以及多個電阻器R1、 R2、 R3和R4。當從控制器10提供邏輯控制信號(例如5V)時，第一電晶體Trl被激 活。在這種情況下，如圖3所示，第一電晶體Trl可以是NPN電晶體。第一 電晶體Trl的基極連接到^是供邏輯控制信號(例如5V)的控制器10的第二 端子14。電阻器R1連接在第二端子14和基極之間。第一電晶體Trl的發射 極接地。而且，電阻器R2連接在第一電晶體Trl的基極和發射極之間。第一 電晶體Trl的集電極連接到第二電晶體Tr2的基極。電阻器R3連接在第一晶 體管Trl的集電極和第二電晶體Tr2的基極之間。當第一電晶體Trl被激活時第二電晶體Tr2被激活。在這種情況下，如 圖3所示，第二電晶體Tr2可以是PNP電晶體。第二電晶體Tr2的基極連接 到第一晶體Trl的集電極。第二電晶體Tr2的發射極連接到提供電源信號(例 如24V)的控制器10的第一端子12。此外，電阻器R4連接在第二電晶體 Tr2的基極和發射極之間。如圖2所示，第二電晶體Tr2的集電極連接到比較 單元30。現在將描述在邏輯控制信號的控制下第一電晶體Trl和第二電晶體Tr2 的操作。因為當來自控制器10的邏輯控制信號(例如5V)沒有提供到第一 電晶體Trl中時、第一電晶體Trl的基極維持邏輯低狀態，該第一電晶體Trl是NPN電晶體，所以第一電晶體Trl的集電極和發射極維持中斷狀態。因為 當第一電晶體Trl的集電極和發射極維持中斷狀態時、第二電晶體Tr2的基 極維持邏輯高狀態，該第二電晶體Tr2是PNP電晶體，所以第二電晶體Tr2 的發射極和集電極都維持中斷狀態。但是，因為當控制器10提供邏輯控制信號(例如5V )到第一電晶體Trl 時、第一電晶體Trl的基極維持邏輯高狀態，所以第一電晶體Trl的集電極 和發射極維持激活狀態。而且，因為當第一電晶體Trl的集電極和發射極維 持激活狀態時、第二電晶體Tr2的基極維持邏輯低狀態，所以第二電晶體Tr2 的發射極和集電極也維持激活狀態。通過第二電晶體Tr2的激活，將從控制 器IO提供的電源信號(例如24V)輸出到比較單元30中。圖4A和圖4B圖示實現根據本發明總的構思的實施例的HVPS (圖4B) 的信號、與實現傳統HVPS (圖4A)的信號的比較。圖4A是圖示當向HVPS供電時、從傳統HVPS的輸出端子18輸出的輸 出電壓③的變化的圖。參考圖4A,在時刻Tl提供了電源信號①，其中時刻 Tl充分地早於時刻T2,在時刻T2, PWM信號②從邏輯低狀態轉換到邏輯 高狀態，因此在從HVPS的輸出端子18輸出的電壓信號③中能看到突然的過 衝。圖4B是圖示當向HVPS供電時、從根據當前實施例的HVPS的輸出端 子18輸出的輸出電壓③的變化的圖。參考圖4B,能夠看到在時刻T3提供了 電源信號①，其相對於提供圖4A的電源信號①的時刻Tl在時間上延遲。這 是因為在由控制器10初始提供電源信號①以輸入比較單元30中之後，電源 輸入延遲單元100將圖4B的電源信號①延遲了預定時間。因為提供電源信號 ①的時刻T3不充分早於圖4B的PWM信號②由邏輯低狀態轉換到邏輯高狀 態的時刻T4,所以不像傳統的HVPS, HVPS的輸出端子18的輸出電壓信號 ③的突然過衝沒有發生。根據本發明總的構思，不像圖4A的傳統HVPS的操作，該HVPS在與 提供初始電源基本相同的時刻操作。這是因為如果基本早於圖4B的PWM信 號②到邏輯高狀態的轉換提供初始電源，則在HVPS輸出端子18中可能發生 輸出電壓信號③的過衝，如圖4A所示。HVPS可以包括在成像設備中。各組件(如輥等)可能會由於成像設備中輸出電壓信號的突然過衝而損 壞，特別是在使用高壓的設備(如印表機和複印機)中。因此，根據本發明總的構思的HVPS用於成像設備中，因此能夠防止其各組件損壞。根據本發明總的構思的HVPS是一種保護性設備，用於當初始提供輸入 電源信號時，通過控制輸出電源信號，最小化對成像設備的每個錕電路和其 他組件的消極影響。此外，通過使用簡單的架構，HVPS能夠防止設備的各 組件由於設備的輸出端子18的輸出電壓中的突然電壓衝擊而損壞，該突然電 壓衝擊會在PWM信號轉換到邏輯高狀態時發生。通過使得電源信號24V提 供到比較單元30的邏輯控制信號的操作防止了電壓衝擊，其中電壓信號通過 邏輯控制信號延遲直到PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態之前的時刻。儘管已經示出並描述了該發明總的構思的幾個實施例，但是本領域技術 人員將意識到可以在這些實施例中進行變化而不脫離本發明總的構思的原 理和精神，本發明總的構思的範圍由權利要求及其等效確定。相關申請的交叉引用本申請要求於2007年3月16日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請 No. 10-2007-0026272的利益，在此通過引用併入其全部公開內容。
權利要求
1、一種高壓電源，包括控制器，用於提供PWM脈衝寬度調製信號和電源信號；輸入單元，用於接收由控制器提供的PWM信號；比較單元，用於通過將接收的由輸入單元濾波到DC電壓電平的PWM信號和參考電壓信號比較，控制由控制器提供的電源信號，並且提供受控輸出電源信號；轉換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換為高壓輸出信號；以及整流單元，用於將從轉換單元輸出的高壓輸出信號整流成為高壓DC信號，其中高壓電源還包括電源輸入延遲單元，用於接收來自控制器的電源信號，並且從電源信號初始由控制器提供用於輸入到比較單元時，延遲電源信號輸出到比較單元預定時間。
2、 如權利要求1所述的高壓電源，其中控制器輸出用於產生PWM信號的邏輯控制信號到電源輸入延遲單元，以控制電源輸入延遲單元中的電源信 號的延遲。
3、 如權利要求2所述的高壓電源，其中電源輸入延遲單元包括 第一電晶體，其在從控制器提供邏輯控制信號時變為激活；以及 第二電晶體，其在第一電晶體被激活時變為激活，其中通過激活第二電晶體將從控制器提供的電源信號輸入比較單元中。
4、 如權利要求3所述的高壓電源，其中第一電晶體是NPN電晶體。
5、 如權利要求4所述的高壓電源，其中第一電晶體的基極連接到提供邏 輯控制信號的控制器的輸出端子，第一電晶體的發射極接地，並且第一晶體 管的集電極連接到第二電晶體的基極。
6、 如權利要求3所述的高壓電源，其中第二電晶體是PNP電晶體。
7、 如權利要求6所述的高壓電源，其中第二電晶體的基極連接到第一晶 體管的集電極，第二電晶體的發射極連接到提供電源信號的控制器的輸出端 子，並且第二電晶體的集電極連接到比較單元的輸入。
8、 如權利要求1所述的高壓電源，其中操作高壓電源使得在電源信號初始由控制器提供之後的預定的時間量，將電源信號輸入比較單元。
9、 如權利要求1所述的高壓電源，其中高壓電源包括在成像設備中。
10、 如權利要求1所述的高壓電源，其中基本上在接收的PWM信號馬 上轉換到邏輯高狀態之前，從電源輸入延遲單元輸出電源信號。
11、 一種操作高壓電源HVPS的方法，包括 接收PWM信號和電源信號；通過比較接收的PWM信號和參考電壓信號來控制接收的電源信號，並 且輸出受控輸出電源信號；將輸出的受控輸出電源信號轉換成為高壓輸出信號； 將高壓輸出信號整流為高壓DC信號；以及在初始接收電源信號之後，將受控輸出電源信號的輸出延遲預定時間。
12、 如權利要求11所述的方法，還包括利用邏輯控制信號來提供接收的 PWM信號。
13、 如權利要求12所述的方法，其中在初始接收電源信號之後的預定時 間輸出受控輸出電源信號。
14、 如權利要求12所述的方法，其中延遲受控輸出電源信號直到接收的 PWM信號馬上轉換成邏輯高狀態之前的時間。
15、 一種高壓電源，包括控制器，用於提供PWM脈衝寬度調製信號和電源信號；輸入單元，用於接收由控制器提供的PWM信號，並且將PWM信號濾波到DC電壓電平；比較單元，用於通過將濾波的PWM信號和參考電壓信號比較，控制由 控制器提供的電源信號，並且輸出受控輸出電源信號；轉換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換為高壓輸出 信號；以及整流單元，用於將來自轉換單元的高壓輸出信號整流成為高壓DC輸出 信號；以及電源輸入延遲單元，用於接收控制器提供的電源信號和邏輯控制信號， 並且延遲電源信號輸出到比較單元。
16、如權利要求15所述的高壓電源，其中電源輸入延遲單元包括多個晶 體管器件，其配置成利用邏輯控制信號來控制電源信號從控制器到比較單元的流動。
17、 如權利要求16所述的高壓電源，其中電晶體器件串聯連接。
18、 如權利要求16所述的高壓電源，其中電晶體器件中的至少一個是 NPN電晶體，並且至少另 一個是PNP電晶體。
19、 一種高壓電源，包括電源輸入延遲單元，用於接收電源信號和邏輯控制信號，並延遲接收的 電源信號的輸出；輸入單元，用於接收脈沖寬度調製PWM信號並且將PWM信號濾波到 DC電壓電平；比較單元，用於接收來自電源輸入延遲單元的延遲接收的電源信號，並 且通過將濾波的PWM信號和參考電壓信號比較，控制延遲接收的電源信號， 並且輸出受控輸出電源信號；轉換單元，用於將從比較單元輸出的受控輸出電源信號轉換成高壓輸出 信號；以及整流單元，用於將從轉換單元輸出的高壓輸出信號整流為高壓DC電平 輸出。
20、 如權利要求19所述的高壓電源，其中電源輸入延遲單元延遲接收的 電源信號的輸出直到PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態之前。
21、 一種高壓電源輸出延遲設備，包括電源輸入延遲單元，用於接收電源信號、接收邏輯控制信號、並且利用 邏輯控制信號來延遲延遲的電源信號的輸出；比較單元，用於接收延遲的電源信號、接收濾波的DC電平脈衝寬度調 制PWM信號、並且通過將濾波的PWM信號和參考電壓信號比較來控制延 遲的電源信號；其中在PWM信號馬上轉換到邏輯高狀態之前時，將延遲的電源信號輸 出到比較單元；以及其中將延遲的電源信號轉換為要輸出的高壓信號。
全文摘要
提供了一種高壓電源，其包括控制器，提供PWM信號和電源信號；輸入單元，接收從控制器提供的PWM信號；比較單元，通過將由輸入單元濾波到DC電壓的PWM信號和參考電壓信號比較，控制從控制器提供的電源信號的輸出；轉換單元，轉換從比較單元輸出的電源信號；以及整流單元，整流由轉換單元輸出的信號，其中高壓電源還包括電源輸入延遲單元，從電源信號由控制器提供用於輸入到比較單元時，將電源信號到比較單元的提供延遲預定時間。該高壓電源提供能夠防止設備上的元件由於從輸出端子輸出的輸出電源中的突然電壓過衝而損壞，該突然電壓過衝在PWM信號轉換為高狀態時會發生。相對於初始提供高壓驅動電源24V的時刻，電源信號被延遲。
文檔編號H02M3/335GK101266423SQ200710306260
公開日2008年9月17日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年3月16日
發明者吳哲宇, 趙鍾化 申請人:三星電子株式會社