CN100449927C - 高压电源装置和校正该装置输出电流的方法 - Google Patents

高压电源装置和校正该装置输出电流的方法 Download PDF

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Abstract

一种高压电源装置和一种校正从高压电源装置输出的电流的方法。该高压电源装置包括开关单元；回扫变压器；脉宽调制信号处理单元，其接收针对环境状态而优化的脉宽调制信号、将所接收的脉宽调制信号转换成直流(DC)电压、和将经转换的信号作为参考信号输出；驱动控制信号产生单元，其将回扫变压器输出的输出电流信号与参考信号进行比较，并输出驱动控制信号去驱动开关单元；以及输出电流检测单元，其检测输出电流信号。因此，该高压电源装置的输出电流的大小可根据环境状态变化以及该电流可没有输出误差地均匀输出。

Description

高压电源装置和校正该装置输出电流的方法
相关申请
本申请要求在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.2003-30504和No.2003-62176的优先权，申请日分别是2003年5月14日和2003年9月5日，其中所公开的所有内容结合作为本申请的参考。
技术领域
本发明涉及一种用于激光打印机、多功能打印机等的高压电源装置，尤其涉及一种高压电源装置，其能够根据环境状态来变化输出电流的大小、并且可不考虑其中所使用电子器件的特性而均匀地输出电流，以及一种校正该装置的输出电流的方法。
背景技术
多功能打印机或激光打印机在静电充电的、光敏鼓上扫描激光束以在该鼓上产生一页潜在的字符和图像，并且传送墨粉到打印纸以显影该潜在的字符和图像。多功能打印机或激光打印机将所显影的字符或图像定影到打印纸并输出所打印的具有该字符和图像的打印材料。
多功能打印机或激光打印机为了实现上述操作而使用高电压。为了获得高电压，多功能打印机或激光打印机采用了高压电源装置。这样的高压电源装置包括信号输入单元、开关(switching)控制单元、开关单元和回扫变压器以输出高电压电流。信号输入单元接收来自中央处理单元(CPU)的指示是否输出高电压的启用信号。开关控制单元响应该启用信号，输出控制信号去驱动开关单元。开关单元响应从开关控制单元输出的控制信号，在回扫变压器的初级侧产生电压。回扫变压器将在其初级侧线圈中产生的电压升压、对该高电压进行整流、并经其次级侧线圈的输出端输出整流后的电压。
依照常规技术，CPU仅仅判定是导通还是关断来自高压电源装置的输出电流而不考虑环境状态，并基于上述判定输出启用信号，高压电源装置响应启用信号而导通或关断电流。因为常规高压电源装置不能根据环境状态控制输出电流，这种环境状态例如是温度和湿度，在光敏鼓表面建立一均匀的电位和确保高质量的图像是困难的。常规的高压电源装置还有另一个缺点，就是由于在该装置中所使用的电子器件的特性或其他原因，输出电流不能从回扫变压器均匀地输出。
如果由于高压电源装置的小型化、空间的减少和印刷电路板(PCB)功能的提高使得电路间的间距不足，那么可能在电路之间产生电压感应，由于干扰电路可能发生故障。特别是，当高压电源装置不接收脉宽调制信号时，由于激光打印机所使用的高电压是从多个输出端输出的，因此受另一输出端产生的高电压的影响将使输出端输出的异常高电压。
发明内容
按照本发明的一个方面，本发明提供一种高压电源装置，其能够依据环境状态使输出电流的大小变化并可没有输出误差地均匀输出电流。
按照本发明的一个方面，本发明还提供一种校正从高压电源装置的输出的电流的方法。
按照本发明的一个方面，提供一种高压电源装置，其包括开关单元；回扫变压器；脉宽调制信号处理单元，其接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，将接收的脉宽调制信号转换为直流电压，以及将该直流电压作为参考信号输出；驱动控制信号产生单元，其将回扫变压器输出的输出电流信号与参考信号比较，以及输出驱动控制信号去驱动开关单元；和输出电流检测单元，其检测输出电流信号，其中开关单元响应驱动控制信号在回扫变压器初级侧产生经校正的电压，以及回扫变压器从其次级侧输出其中已经利用经校正的电压消除了输出误差的该输出电流信号。
按照本发明的另一方面，提供一种校正包括开关单元和变压器的高压电源装置输出电流的方法，该方法包括：接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，将接收的脉宽调制信号转换成直流电压，以及将经转换的信号作为参考信号输出；将参考信号与在回扫变压器次级侧测得的输出电流信号比较，以及产生驱动控制信号去驱动开关单元；按照开关操作在回扫变压器的初级侧产生经校正的电压；在回扫变压器次级侧产生其中已经利用经校正的电压消除了输出误差的该输出电流信号；和检测在回扫变压器次级侧产生的输出电流信号。
本发明还提供一种开关电源电路，包括：脉宽调制处理电路，其接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制输入信号转换成直流电压；回扫变压器，其将交流电流输入电压升压并整流，输出一输出电流信号；检测电路，其检测从回扫变压器输出的输出电流信号；控制电路，其响应于直流电压和检测电路测得的输出电流信号之间的比较而产生驱动控制信号；和开关电路，其基于驱动控制信号导通和关断开关切换电压，从而产生具有预定频率并在回扫变压器初级绕组校正幅值的交流输入电压。
本发明还提供一种通过脉宽调制信号控制电源传送功率到负载的方法，包括：接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制信号转换成直流参考信号；响应于所述参考信号与反馈电流信号比较的校正后结果而产生驱动控制信号；响应于驱动控制信号产生初级电压；将初级电压升压以形成校正后的输出电压；对校正后的输出电压整流并输出其中已经利用校正后的输出电压消除了输出误差的经校正的输出信号；和检测经校正的输出信号并产生反馈电流信号。
本发明还提供一种电源控制方法，包括：接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制信号转换成直流参考信号；响应于所述参考信号与反馈电流信号比较的校正结果而产生驱动控制信号；响应于驱动控制信号产生经校正后的输出电压；对校正后的输出电压整流并输出其中已经利用校正后的输出电压消除了输出误差的校正后的输出信号；检测校正后的输出信号并产生反馈电流信号；和当没有脉宽调制信号出现而校正后的输出电压近于零值时提供偏移电压。
本发明的这些和/或其它方面优点将在以下说明中部分地阐述，并从说明书中清楚了解，或者可通过实施本发明了解。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面和优点将从以下结合附图实施例的说明中变得更加明显和容易理解，所参照的附图是：
图1是按照本发明的一个实施例的高压电源装置的框图；
图2是图1的高压电源装置的电路图；
图3A-3C是图1的高压电源装置中的输入到脉宽调制信号处理单元的脉宽调制信号的波形图；
图4是图1的高压电源装置中的从脉宽调制信号处理单元输出的参考信号和从回扫变压器输出的输出电流信号的波形图；
图5A和5B是当脉宽调制信号处理单元没有接收脉宽调制信号时，图1的偏移电压提供单元的输出电压的波形图；和
图6是按照本发明的另一个实施例的校正高压电源装置输出电流的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，附图中示出它的示例，其中相同元件的附图标记相同。以下将参照附图详细解释本发明的实施例。
图1是按照本发明的一个实施例的高压电源装置的框图。高压电源装置包括脉宽调制信号处理单元10，驱动控制信号产生单元20，输出电流检测单元30，开关单元40，回扫变压器50和偏移电压提供单元60。图2是图1的高压电源装置的电路图。
脉宽调制信号处理单元10通过输入端IN1接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，将所接收的脉宽调制信号转换成直流(DC)电压，并将转换的信号作为参考信号输出。脉冲调制是一种按照声音(voice)信号或其它信号波来变化脉冲特性的方法。脉冲调制可分成连续脉冲调制和非连续脉冲调制。连续脉冲调制是一种按照信号波的幅值而使脉冲幅值、宽度或位置连续变化的调制。非连续脉冲调制是一种单位脉冲的数量或位置变化的调制。脉宽调制(PWM)是一种连续脉冲调制，其中脉冲宽度按照信号波的幅值而变换。这就是，如果信号波的幅值大那么脉冲宽度就增加，如果信号波的幅值小那么脉冲宽度就减小。然而，脉冲的位置和幅值不改变。脉宽调制产生的信号称为脉宽调制信号。脉宽调制信号处理单元10在中央处理单元(CPU，未示出)的控制下接收脉宽调制信号。脉宽调制信号的脉冲宽度根据环境状态由CPU控制。
图3A-3C是输入到脉宽调制信号处理单元10的脉宽调制信号的波形图。
如果在激光打印机使用期间环境状态例如温度和湿度不适宜，这样输出电流就需要增加，如具有图3A中示出的波形的脉宽调制信号就在CPU的控制下输入到脉宽调制信号处理单元10。如果环境状态适宜，由于不需要使用过量的输出电流，具有如图3B或3C示出的脉宽调制信号的波形就在CPU的控制下输入到脉宽调制信号处理单元10。
如图2所示，脉宽调制信号处理单元10包括用于将所接收的脉宽调制信号转换成DC电压的低通滤波器(LPF)。该LPF只通过低于给定频率的频率，并在电容C1处将脉宽调制信号转换成DC电压。脉宽调制信号处理单元10将转换的信号作为参考信号70输出到驱动控制信号产生单元20。
图4是图1的高压电源装置中的从脉宽调制信号处理单元10输出的参考信号70和从回扫变压器50输出的输出电流信号80的波形图。
作为脉宽调制信号处理单元操作的示例，如果具有如图3A中所示波形的脉宽调制信号输入到脉宽调制信号处理单元10中，则从脉宽调制信号处理单元10输出具有对应于参考信号70(1)波形的DC电压。如果具有如图3B中所示波形的脉宽调制信号输入到脉宽调制信号处理单元10，则从脉宽调制信号处理单元10输出具有对应于参考信号70(2)波形的DC电压。如果具有如图3C中所示波形的脉宽调制信号输入到脉宽调制信号处理单元10，则从脉宽调制信号处理单元10输出具有对应于参考信号70(3)的波形的DC电压。
驱动控制信号产生单元20将回扫变压器50输出的输出电流信号80与参考信号70比较，并输出驱动控制信号去驱动开关单元40。输出电流信号80从回扫变压器50输出并经输出电流检测单元30输入到驱动控制信号产生单元20。驱动控制信号产生单元20将参考信号70与图4的输出电流信号80比较以检测输出电流信号80和参考信号70之间的差。如果输出电流信号80低于参考信号70，驱动控制信号产生单元20输出驱动控制信号，指示开关单元40输出比前一个高的电压，如果输出电流信号80高于参考信号70，驱动控制信号产生单元20输出驱动控制信号，指示开关单元40输出比前一个低的电压。图2中示出的驱动控制信号产生单元20的电路是一种比例积分控制器，虽然用于比较信号70和信号80并输出驱动控制信号的其它配置也是可行的。
如果偏移电压提供单元60包括在高压电源装置中，那么驱动控制信号产生单元20能够将从偏移电压提供单元60接收的预定电压VCC5和参考信号比较。
输出电流检测单元30检测输出电流信号80。如图2中所示，输出电流检测单元30包括双极性运算放大器OP2以检测从回扫变压器50次级侧输出的输出电流信号80。输出电流检测单元30能够使用双极性运算放大器OP2以简单的方式检测输出电流信号80。输出电流检测单元30接收的输出电流信号80输出到驱动控制信号产生单元20。
响应于驱动控制信号产生单元20输出的驱动控制信号，开关单元40在回扫变压器50的初级侧产生校正电压。这就是，如果开关单元40接收到驱动控制信号，那么开关单元40就执行开关操作以在回扫变压器50的初级侧产生校正电压。例如，如果开关单元40接收到指示输出比前一个高的电压的驱动控制信号，那么开关单元40就在回扫变压器50的初级侧振荡高电压。如果开关单元40接收到指示输出比前一个低的电压的驱动控制信号，那么开关单元40就在回扫变压器50的初级侧振荡低电压。
回扫变压器50的次级侧通过输出端OUT1输出该输出电流信号80，利用在回扫变压器50的初级侧产生的校正电压已经消除了其中的输出误差。回扫变压器50使用线圈对校正后电压升压、整流高电压和将整流后电压作为输出电流信号80输出。输出电流信号80用于打印机的打印操作并也施加到输出电流检测单元30中。
该回扫变压器50是回扫变压器。
偏移电压提供单元60位于驱动控制信号产生单元20和输出电流检测单元30之间并向驱动控制信号产生单元20提供预定的电压VCC5。当脉宽调制信号经输出端IN1施加到脉宽调制信号处理单元10时，偏移电压提供单元60的预定电压VCC5以及输出电流检测单元30输出的输出电流信号的混合信号施加到驱动控制信号产生单元20中。然而，当没有脉宽调制信号施加到脉宽调制信号处理单元10时，偏移电压提供单元60的电压VCC5施加到驱动控制信号产生单元20上。因此，当没有脉宽调制信号施加到脉宽调制信号处理单元10时，偏移电压提供单元60将保持在运算放大器OP1反相端(-)的电压，以高于运算放大器OP1同相端(+)的电压，运算放大器OP1包含在图2的驱动控制信号产生单元20中。由于运算放大器OP1反相端(-)的电压保持得高于其同相端(+)的电压，运算放大器OP1的输出能一直保持在低状态。这样，就避免了产生异常的输出信号。
图5A和5B是当脉宽调制信号处理单元10没有接收脉宽调制信号时，图1的偏移电压提供单元60的输出电压的波形图。图5A示出了当没有输入脉宽调制信号并不包括偏移电压提供单元60时的输出电压的波形。图5B示出了当没有输入脉宽调制信号并包括了偏移电压提供单元60时的输出电压的波形。如图5A所示，当不提供预定电压时，在运算放大器OP1反相端(-)的电压①与其同相端(+)的电压②几乎相同。因此，当没有提供脉宽调制信号时，常规的高压电源装置输出的电压③是异常的。然而，如图5B所示，当提供预定电压时，在运算放大器OP1反相端(-)的电压④保持得高于其同相端(+)的电压⑤。因此，甚至当没有提供脉宽调制信号时，高压电压装置输出的电压⑥几乎是零。
如图2所示，偏移电压提供单元60包括多个电阻，例如，电阻R16和R17。通过使用这些电阻，如果需要的话偏移电压提供单元70能够控制电压VCC5。
将参照图6解释校正高压电源装置输出电流的方法。
图6是按照本发明的另一个实施例的校正如图1示出的高压电源装置输出电流的方法的流程图。该方法的操作包括将参考信号与输出电流信号比较以产生驱动控制信号，响应所产生的驱动控制信号去驱动开关单元，以及输出校正后的输出电流信号。
在操作100中，接收到针对环境状态而优化的脉宽调制信号并转换成DC电压。产生了针对环境状态而变化的脉宽调制信号并在CPU(未示出)的控制下提供。在脉宽调制信号处理单元10中，使用如图2示出的低通滤波器将脉宽调制信号转换成DC电压。
在操作102中，将作为参考信号使用的转换信号与在回扫变压器50次级侧测得的输出电流信号比较，以及产生用于驱动开关单元40的驱动控制信号。使用比例积分控制器将参考信号与输出电流信号比较，比例积分控制器对应于如图2示出的驱动控制信号产生单元20中的电路。
在操作104中，在回扫变压器50的初级侧产生校正电压。
在操作106中，在回扫变压器50次级侧产生输出电流信号，从其中已经利用校正电压消除了输出误差。
在操作108中，检测在回扫变压器50次级侧产生的输出电流信号。在图2中使用双极性运算放大器OP2检测输出电流信号。
如上所述，高压电源装置和校正高压电源装置输出电流的方法能够根据环境状态来改变高压电源装置输出电流的大小，还能够没有输出误差均匀地输出电流，这些误差由在高压电源装置中所使用的电子器件的特性而引起的。而且，甚至当本发明的高压电源装置不接收脉宽调制信号时，该装置向驱动控制信号产生单元提供预定的电压。这样，能避免高压电源装置由于高压电源装置系统的小型化、噪声和类似问题导致的高压感应而引起的故障。
尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员可以理解，不脱离本发明原理和精神的范围的情况下可对实施例进行变化，在权利要求和其等价物中定义了本发明的范围。

Claims (22)

1.一种高压电源装置，包括：
开关单元；
回扫变压器；
脉宽调制信号处理单元，其接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，将接收的脉宽调制信号转换为直流电压，以及将该直流电压作为参考信号输出；
驱动控制信号产生单元，其将回扫变压器输出的输出电流信号与参考信号比较，以及输出驱动控制信号去驱动开关单元；和
输出电流检测单元，其检测输出电流信号，
其中开关单元响应驱动控制信号在回扫变压器初级侧产生经校正的电压，以及回扫变压器从其次级侧输出其中已经利用经校正的电压消除了输出误差的该输出电流信号。
2.根据权利要求1的高压电源装置，其中脉宽调制信号处理单元包括用于将脉宽调制信号转换成直流电压的低通滤波器。
3.根据权利要求1的高压电源装置，其中驱动控制信号产生单元包括用于将输出电流信号和参考信号比较的比例积分控制器。
4.根据权利要求1的高压电源装置，其中输出电流检测单元包括用于检测输出电流信号的双极性运算放大器。
5.根据权利要求1的高压电源装置，还包括偏移电压提供单元，其对驱动控制信号产生单元提供预定电压。
6.根据权利要求5的高压电源装置，其中偏移电压提供单元包括多个电阻器。
7.根据权利要求5的高压电源装置，其中当脉宽调制信号处理单元不接收脉宽调制信号时，偏移电压提供单元在运算放大器反相端保持一个比运算放大器同相端的电压高的电压，该运算放大器包含在驱动控制信号产生单元中。
8.一种校正从包括开关单元和回扫变压器的高压电源装置的输出电流的方法，该方法包括：
接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，将接收的脉宽调制信号转换成直流电压，以及将经转换的信号作为参考信号输出；
将参考信号与在回扫变压器次级侧测得的输出电流信号比较，以及产生驱动控制信号去驱动开关单元；
按照开关操作在回扫变压器的初级侧产生经校正的电压；
在回扫变压器次级侧产生其中已经利用经校正的电压消除了输出误差的该输出电流信号；和
检测在回扫变压器次级侧产生的输出电流信号。
9.根据权利要求8的方法，其中通过低通滤波将脉宽调制信号转换成直流电压。
10.根据权利要求8的方法，其中使用双极性运算放大器检测输出电流信号。
11.一种开关电源电路，包括：
脉宽调制处理电路，其接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制输入信号转换成直流电压；
回扫变压器，其将交流电流输入电压升压并整流，输出一输出电流信号；
检测电路，其检测从回扫变压器输出的输出电流信号；
控制电路，其响应于直流电压和检测电路测得的输出电流信号之间的比较而产生驱动控制信号；和
开关电路，其基于驱动控制信号导通和关断开关切换电压，从而产生具有预定频率并在回扫变压器初级绕组校正幅值的交流输入电压。
12.根据权利要求11的电源电路，其中当直流电压比输出电流信号大时，控制电路产生驱动控制信号以使开关电路增大在回扫变压器初级绕组的校正后的幅值，以及当直流电压比输出电流信号小时，控制电路产生驱动控制信号以使开关电路减小在回扫变压器初级绕组的校正后的幅值。
13.根据权利要求11的电源电路，其中脉宽调制输入信号是针对环境状态而变化的。
14.根据权利要求11的电源电路，还包括：
偏移电压提供电路，其在利用输出电流信号的共用终端向控制电路提供设定电压。
15.根据权利要求14的电源电路，其中设定电压可由偏移电压提供电路调整。
16.根据权利要求15的电源电路，其中使用多个电阻器调整设定电压。
17.根据权利要求15的电源电路，其中当没有脉宽调制输入信号施加到脉宽调制处理电路时，偏移电压提供电路保持在预定电平以避免电源电路的异常操作。
18.根据权利要求17的电源电路，其中根据由偏移电压提供电路保持的预定电平而将输出电流信号保持在零值。
19.根据权利要求15的电源电路，其中当脉宽调制输入信号不施加到脉宽调制处理电路中时，偏移电压提供电路将设定电压保持在一个电平以使得控制电路能使开关电路减小在回扫变压器初级绕组的校正后的幅值。
20.一种通过脉宽调制信号控制电源传送功率到负载的方法，包括：
接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制信号转换成直流参考信号；
响应于所述参考信号与反馈电流信号比较的校正后结果而产生驱动控制信号；
响应于驱动控制信号产生初级电压；
将初级电压升压以形成校正后的输出电压；
对校正后的输出电压整流并输出其中已经利用校正后的输出电压消除了输出误差的经校正的输出信号；和
检测经校正的输出信号并产生反馈电流信号。
21.根据权利要求20的方法，其中当参考信号大于反馈电流信号时，校正结果使得产生的初级电压增大，当参考信号小于反馈电流信号时，校正结果使得产生的初级电压减小。
22.一种电源控制方法，包括：
接收针对环境状态而变化的脉宽调制信号，并将脉宽调制信号转换成直流参考信号；
响应于所述参考信号与反馈电流信号比较的校正结果而产生驱动控制信号；
响应于驱动控制信号产生经校正后的输出电压；
对校正后的输出电压整流并输出其中已经利用校正后的输出电压消除了输出误差的校正后的输出信号；
检测校正后的输出信号并产生反馈电流信号；和
当没有脉宽调制信号出现而校正后的输出电压近于零值时提供偏移电压。
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