CN101114152A - 相位检测设备、相位控制设备及定影器控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种相位检测设备，包括：功率输入单元，接收AC电压；相位检测器，检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和功率开关，响应于模式控制信号，有选择地切断到功率输入单元的AC功率的流入。

Description

相位检测设备、相位控制设备及定影器控制设备
技术领域
本发明的一些方面涉及一种相位检测设备、包括该相位检测设备的相位控制设备以及包括该相位控制设备的定影器(fuser)控制设备。更具体地说，本发明的一些方面涉及一种相位检测设备、包括该相位检测设备的相位控制设备以及包括该相位控制设备的定影器控制设备，其中该相位检测设备在正常工作模式中精确地检测交流(AC)电压的过零点，并且在待机模式中减少电功耗。
背景技术
图像形成装置，如打印机、影印机、传真机和将若干不同项办公设备的功能合并在单个机器中的多功能设备，是一种通过执行对应于输入数据的打印操作来在打印介质上打印图像的设备。
通常，图像形成装置需要加热设备以便正常地执行打印操作，并且需要用于将该加热设备的温度保持在预定温度上的设备。用于定影形成在打印介质上的调色剂图像的定影器需要定影器控制设备，以便将定影器的表面温度保持在适合调色剂图像被固定在打印介质上的预定温度。
在相关技术的定影器控制设备中已经广泛使用用于控制AC输入功率的相位控制方法。为了应用该相位控制方法，需要一种用于检测AC输入电压的过零点的相位检测设备。AC电压的过零点是当AC电压的极性从正到负或者从负到正改变时、AC电压的波形穿过零电压电平处的点。
图8是根据现有技术的相位检测设备的例子的电路图。
参照图8，相位检测设备10包括由此输入AC电压的功率输入单元12和相位检测单元14。
功率输入单元12包括电阻器R21、R22、R23和R24，它们对AC电压分压并输出经分压的AC电压。
相位检测单元14包括第一相位检测器14-1和第二相位检测器14-2，它们基于从功率输入单元12输出的经分压的AC电压，按照AC电压的正和负极性检测AC电压的过零点。即，第一相位检测器14-1检测正极性的AC电压的过零点，并且第二相位检测器14-2检测负极性的AC电压的过零点。
第一和第二相位检测器14-1、14-2包括光电耦合器，该光电耦合器包括：由经分压的AC电压激活发光的第一和第二光发射元件D11、D12；和分别对应于第一和第二光发射元件D11、D12的第一和第二光接收元件PT11、PT12，其通过电阻器R25连接到外部DC电压(Vcc11)，并且响应于从第一和第二光发射元件D11、D12发出的光而被激活。
相位检测单元14还包括开关元件TR11，它通过电阻器R26连接到外部DC电压(Vcc11)，并且根据第一和第二光接收元件PT11、PT112的激活而被接通和关断。
现在将描述根据现有技术的、图8所示的相位检测设备的操作。
图9是说明根据现有技术的、图8所示的相位检测设备的操作的图。
参照图8和图9，AC电压通过功率输入单元12被输入并分压，并且交替地流入第一和第二相位检测器14-1、14-2。即，正极性的经分压的AC电压流入第一相位检测器14-1，而负极性的经分压的AC电压流入第二相位检测器14-2。
例如，正AC电压被输入到第一相位检测器14-1的第一光发射元件D11，并且激活第一光接收元件PT11。由于第一光接收元件PT11被该AC电压激活，因此通过电阻器R25和第一光接收元件PT11，在外部DC电压(Vcc11)与地电压(图8中用倒三角指示)之间形成电流通路，从而使得外部DC电压(Vcc11)通过电阻器R25与第一光接收元件PT11相连处的第一节点N11的电压成为地电压。
相应地，开关元件TR11被关断，从而使得外部DC电压(Vcc11)通过电阻器R26与开关元件TR11相连处的第二节点N12的电压成为该DC电压(Vcc11)。在该AC电压的极性为正期间，第二节点N12的电压被作为相位检测信号(Vphase)输出。
由于第一和第二相位检测器14-1、14-2的电压灵敏度，第一和第二相位检测器14-1、14-2在零电压或接近零电压的电压上禁用(deactiavated)。结果，从第二节点N12输出的相位检测信号(Vphase)被作为脉冲信号输出，如图9所示。
同时，最好当相位检测设备10不检测过零点时，例如当不需要定影器保持预定温度时(如当图像形成装置处于待机模式时)，通过阻止该设备工作从而减少该设备的功耗。然而，图8的相位检测设备10即使在待机模式中也工作，从而引起功率输入单元12的电阻器R21、R22、R23和R24的大量功耗。
第一和第二相位检测器14-1、14-2在检测正和负极性AC电压的过零点方面存在性能差异，这是由于制造上的变化、第一和第二光发射元件D11和D12以及第一和第二光接收元件PT11、PT12的灵敏度的差异。因此，由第二光发射元件D12和第二光接收元件PT12对于负极性AC电压生成的、图9所示的相位检测信号(Vphase)的脉冲宽度P1，可能与由第一光发射元件D11和第一光接收元件PT11对于正极性AC电压生成的、图9所示的相位检测信号(Vphase)的脉冲宽度P2不同，这可能会在对于正和负极性AC电压执行基于相位检测信号的相位控制时导致不均匀。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种相位检测设备，其在正常模式中精确地检测AC电压的过零点，并且在待机模式中减少电功耗。
根据本发明的一个方面，提供一种相位控制设备，其包括上面提到的相位检测设备。
根据本发明的一个方面，提供一种图像形成装置的定影器控制设备，该定影器控制设备包括上面提到的相位控制设备。
根据本发明的一个方面，一种相位检测设备包括：功率输入单元，接收AC电压；相位检测器，检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和功率开关，响应于模式控制信号，有选择地切断到功率输入单元的AC功率的流入。
根据本发明的一个方面，功率输入单元可以包括全波整流器，用于输出经整流的AC电压。
根据本发明的一个方面，相位检测器可以从由全波整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
根据本发明的一个方面，模式控制信号可以包括：待机模式控制信号，控制功率开关工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到功率输入单元的AC功率的流入来减少功率输入单元的功耗，并且不从相位检测器输出相位检测信号；和正常模式控制信号，控制功率开关工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入功率输入单元，并且当检测到AC电压的过零点时从相位检测器输出相位检测信号。
根据本发明的一个方面，功率开关可以包括第一光电耦合器。
根据本发明的一个方面，功率开关还可以包括第一3-端元件；其中该第一3-端元件包括：第一端，接收模式控制信号；第二端，接收预定DC电压并连接到第一光电耦合器；和第三端，接收地电压；以及其中该第一3-端元件：响应于待机模式控制信号，向第一光电耦合器提供第一3-端元件的第二端处的地电压，以及响应于正常模式控制信号，向第一光电耦合器提供第一3-端元件的第二端处的该预定DC电压。
根据本发明的一个方面，功率输入单元可以包括：电阻器电路，对AC电压分压并输出经分压的AC电压；和桥式整流器，对经分压的AC电压整流，并且输出经整流的AC电压；其中相位检测器从由桥式整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
根据本发明的一个方面，相位检测器可以包括第二光电耦合器，其连接到功率输入单元的桥式整流器和功率开关的第一光电耦合器。
根据本发明的一个方面，相位检测器还可以包括第二3-端元件；其中第二3-端元件包括：第一端，接收该预定DC电压并连接到第二光电耦合器；第二端，接收该预定DC电压；和第三端，接收地电压；以及其中第二3-端元件：当检测到AC电压的过零点并且功率开关响应于正常模式控制信号工作在正常模式中时，从第二3-端元件的第二端输出地电压，作为相位检测信号；当未检测到AC电压的过零点并且功率开关响应于正常模式控制信号工作在正常模式中时，从第二3-端元件的第二端输出该预定DC电压；当功率开关响应于待机模式控制信号工作在待机模式中时，从第二3-端元件的第二端输出地电压。
根据本发明的一个方面，一种相位检测设备包括：功率输入单元，接收AC电压；相位检测器，检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和功率开关，根据功率开关是工作在正常模式还是待机模式中，有选择地切断到功率输入单元的AC功率的流入。
根据本发明的一个方面，提供一种用于控制提供到设备的AC功率的相位的相位控制设备，该相位控制设备包括：相位检测设备，接收AC电压，检测AC电压的过零点，当检测到AC电压的过零点时输出相位检测信号，并且响应于模式控制信号，有选择地切断到该相位检测设备的AC功率的流入；和信号生成器，基于相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供到所述设备的AC功率的相位。
根据本发明的一个方面，相位检测设备可以包括：功率输入单元，接收AC电压；相位检测器，检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和功率开关，响应于模式控制信号，有选择地切断到功率输入单元的AC功率的流入。
根据本发明的一个方面，功率输入单元可以包括全波整流器，用于输出经整流的AC电压。
根据本发明的一个方面，相位检测器检测可以从由全波整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
根据本发明的一个方面，模式控制信号可以包括：待机模式控制信号，控制功率开关工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到功率输入单元的AC功率的流入来减少功率输入单元的功耗，并且不从相位检测器输出相位检测信号；和正常模式控制信号，控制功率开关工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入功率输入单元，并且当检测到AC电压的过零点时从相位检测器输出相位检测信号。
根据本发明的一个方面，提供一种定影器控制设备，用于控制提供到图像形成装置的定影器的AC功率，该定影器控制设备包括：相位检测设备，接收AC电压，检测AC电压的过零点，当检测到AC电压的过零点时输出相位检测信号，并且响应于模式控制信号，有选择地切断到该相位检测设备的AC功率的流入；信号生成器，基于相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供到所述定影器的AC功率的相位；和温度控制器，通过根据相位控制信号控制提供到定影器的AC功率的相位，来控制定影器的温度。
根据本发明的一个方面，模式控制信号可以包括：待机模式控制信号，控制相位检测设备工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到相位检测设备的AC功率的流入来减少相位检测设备的功耗，并且不从相位检测设备输出相位检测信号；和正常模式控制信号，控制相位检测设备工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入相位检测设备，并且当检测到AC电压的过零点时从相位检测设备输出相位检测信号。
根据本发明的一个方面，一种相位检测设备包括：包括第一端和第二端的功率输入单元；包括第一端和第二端的相位检测器，相位检测器的第一端连接到功率输入单元的第一端；和包括第一端和第二端的功率开关，功率开关的第一端连接到相位检测器的第二端，并且功率开关的第二端连接到功率输入单元的第二端；其中，功率输入单元接收AC电压，由AC电压产生输出电压，并且输出在功率输入单元的第一端与功率输入单元的第二端之间的该输出电压；其中，功率开关可工作在其中功率开关的第一端连接到功率开关的第二端的正常模式中，以及其中功率开关的第一端与功率开关的第二端断开的待机模式中；其中，当功率开关工作在正常模式中时，功率输入单元的第一端与功率输入单元的第二端之间的输出电压产生一电流，它从功率输入单元的第一端流出、经由相位检测器的第一端和相位检测器的第二端流过相位检测器、经由功率开关的第一端和功率开关的第二端流过功率开关、并流入功率输入单元的第二端中，从而使功率输入单元在正常模式中消耗功率；其中，当功率开关工作在待机模式中时，没有电流从功率输入单元的第一端流出、经由相位检测器的第一端和相位检测器的第二端流过相位检测器、经由功率开关的第一端和功率开关的第二端流过功率开关、并流入功率输入单元的第二端中，使得功率输入单元在待机模式中不消耗功率；其中，当功率开关工作在正常模式中时，相位检测器基于流过相位检测器的电流检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时输出相位检测信号；以及其中，当功率开关工作在待机模式中时，相位检测器不检测AC电压的过零点，并且不输出相位检测信号。
本发明的额外方面和/或优点将在下面描述中部分地阐述，并且将通过描述部分地变得明显，或者可以通过本发明的实践习得。
附图说明
通过下面结合附图对本发明实施例的描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得清楚且更易于理解，其中：
图1是根据本发明一个方面的定影器控制设备的框图；
图2是根据本发明一个方面的、图1所示的温度控制器的例子的电路图；
图3是根据本发明一个方面的、图1所示的相位检测设备的框图；
图4是根据本发明一个方面的、图3所示的相位检测设备的一个例子的电路图；
图5是根据本发明一个方面的、图3所示的相位检测设备的另一例子的电路图；
图6是说明根据本发明一个方面的、图4所示的相位检测设备的操作的图；
图7是说明根据本发明一个方面的、图1所示的定影器控制设备的操作的图；
图8是根据现有技术的相位检测设备的例子的电路图；以及
图9是说明根据现有技术的、图8所示的相位检测设备的操作的图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明实施例，在附图中示出其例子，其中在整个附图中相同的附图标记指代相同的元件。下面描述实施例以便参照附图说明本发明。
图1是根据本发明一个方面的定影器控制设备的框图，并且图2是根据本发明一个方面的、图1所示的温度控制器的例子的电路图。
参照图1，根据本发明一个方面的定影器控制设备100包括电源110、功率变换器120、相位检测设备130、信号生成器140、控制器150和温度控制器160。
电源110包括开关模式电源(SMPS)，并且输出AC电压到功率变换器120和相位检测设备130。
功率变换器120变换从电源110输出的AC电压的电平，并且将变换后的AC电压输出到温度控制器160。
相位检测设备130检测从电源110输出的AC电压的过零点，并且当检测到过零点时输出相位检测信号(Vphase)。相位检测设备130可以如图1所示接收来自电源110的AC电压，或者可以接收来自功率变换器120的转换后的AC电压。
信号生成器140基于从相位检测设备130输出的相位检测信号(Vphase)，在控制器150的控制下生成并输出相位控制信号(VCP)。信号生成器140基于相位检测信号(Vphase)的脉冲的起点和终点以及相位检测信号(Vphase)的输出时间生成相位控制信号(VCP)，用于控制提供到定影器200的AC功率的相位。
下面将描述相位检测设备130和信号生成器140的操作。
控制器150输出用于控制定影器控制设备100的每个单元的总体操作的控制信号。控制器150接收从信号生成器140输出的相位控制信号(VCP)，控制该信号生成器根据定影器200的温度来调节相位控制信号(VCP)的定时，并且将接收到的相位控制信号(VCP)作为相位控制信号(CS_P)输出到温度控制器160。控制器150和信号生成器140可以在一个芯片中提供，或者可以如图1所示分别地提供。
温度控制器160接收来自功率变换器120的转换后的AC电压，并且通过根据相位控制信号(CS_P)控制提供到定影器200的AC功率的相位，来控制定影器200的温度，其中在相位控制信号(CS_P)中，由信号生成器140根据从控制器150接收的控制信号或者温度信息控制输出定时。
参照图2，温度控制器160可以包括：第一开关电路161，其通过电感器L1从图1所示的功率控制器120接收转换后的AC电压，并且由通过电阻器R4从图1所示的控制器150接收的相位控制信号(CS_P)激活；第二开关电路162，根据第一开关电路161的激活状态被激活；包括电阻器R2的限流器163，限制流入第一开关电路161中的电流；包括电阻器R1和电容器C1的噪声抑制单元164，抑制当第二开关电路162被激活时产生的噪声；和连接在第一开关电路161与第二开关电路162之间的电阻器R3和电容器C2。
第一开关电路161可以包括：诸如发光二极管之类的光发射元件D1；和诸如光敏三端双向可控硅开关晶体管(phototriac)(PTA)之类的光接收元件，其光耦合到光发射元件D1并由从光发射元件D1发出的光激活。当由电阻器R5、R6偏压的晶体管TR1被通过电阻器R4从控制器150接收的相位控制信号(CS_P)导通时，光发射元件D1发光。光进入并激活光接收元件PTA，形成电流通路。光发射元件D1的一个端连接到晶体管TR1的一个端，并且光接收元件PTA光耦合到光发射元件D1。
第二开关电路162可以包括诸如三端双向可控硅开关晶体管(triac)(TA)之类的开关元件，它由从第一开关电路161的光接收元件PTA接收的输入信号激活。根据第一开关电路161的光接收元件PTA的激活状态来激活第二开关电路162。即，当光接收元件PTA被导通时，从功率变换器120输入的AC功率通过第二开关电路162流到定影器200中。
从功率变换器120输入的AC功率通过第二开关电路162流入定影器200，该AC功率具有由根据相位控制信号(CS_P)有选择地激活的晶体管TR1、以及由第一和第二开关电路161、162控制的相位。
提供限流器163以便减少当第二开关电路162被激活时从定影器200和第二开关电路162流到第一开关电路161的AC的量。
提供噪声抑制单元164以便抑制当第二开关电路162被激活时所产生的噪声。例如，噪声抑制单元164抑制当第二开关电路162的三端双向可控硅开关晶体管(TA)的内部电压骤然从0V改变到导通电压时产生的诸如火花之类的噪声。
定影器200可以包括加热辊和加压辊(附图中未示出)。
加热辊通过施加热量来将调色剂图像固定在打印介质上。在加热辊内放置加热元件210，以便将从电源120输入的AC功率，即，电能，转换成热能。
加热元件210可以例如是DC驱动型加热灯。
加压辊与加热辊旋转接触地放置，并且施加压力将调色剂图像固定到打印介质上。
温度控制器160通过控制加热元件210的温度，将定影器200内的加热辊的表面温度保持在恒定目标温度。
在该过程中，AC功率流入加热元件210，其相位被控制，使得加热元件210被加热到目标温度并保持该目标温度。加热元件210产生的热量通过图像形成装置(附图中未示出)的有机感光(OPC)鼓(图中未示出)，并且将调色剂图像固定到打印介质上。
图3是根据本发明一个方面的、图1所示的相位检测设备的框图，图4是根据本发明一个方面的、图3所示的相位检测设备的一个例子的电路图，而图5是根据本发明一个方面的、图3所示的相位检测设备的另一例子的电路图。
参照图3，根据本发明一个方面的相位检测设备130可以包括功率输入单元132、相位检测器134和功率开关136。
从图1所示的电源110或者功率变换器120接收的AC电压被功率输入单元132分压成具有预定电压电平，并且功率输入单元1 32输出经分压的AC电压(AC_IN)。
参照图4和图5，功率输入单元132可以包括电阻器电路132-1，后者包括用于对AC电压分压的串联电阻器R7、R8，以及用于对经分压的AC电压整流的全波整流器132-2。
电阻器电路132-1最好可以放置在全波整流器132-2的前端，以便提高其反向偏压应力(reverse-bias stress)的稳定性。
全波整流器132-2例如可以包括桥式整流器，并且对经分压的AC电压执行全波整流，并且输出得到的整流后的AC电压(AC_IN)。
相位检测器134通过接收从功率输入单元132输出的整流后的AC电压被激活，并且输出相位检测信号(Vphase)。
参照图4和图5，相位检测器134可以包括第三开关电路134-1和第四开关电路134-2，以生成和输出相位检测信号(Vphase)。
第三开关电路14-1例如可以包括光电耦合器，该光电耦合器包括：连接到全波整流器132-2的光发射元件D2；和光接收元件PT1，由从与其光耦合的光发射元件D2发出的光激活。光接收元件PT1通过电阻器R9在第一节点N1连接到外部直流(DC)电压(Vcc1)，并且连接到地电压(在图4中用倒三角指示)。
第四开关电路134-2例如可以包括晶体管TR2，包括：连接到第一节点N1的第一端；通过电阻器R10在第二节点N2连接到电压Vcc1的第二端；和连接到地电压的第三端。第四开关电路134-2根据第三开关电路134-1的激活状态被激活，并且有选择地输出电压Vcc1或地电压作为相位检测信号(Vphase)。
例如，当晶体管TR2是如图4和图5所示的npn型晶体管时，当第三开关电路134-1被禁用时，在第一节点N1处的电压是电压Vcc1，使得晶体管TR2被第一节点N1处的电压Vcc1导通，从而将第二节点N2连接到地电压。因此，第二节点N2处的电压变成地电压，并且相位检测信号(Vphase)被输出为地电压。
当第三开关电路134-1被激活时，在第一节点N1处的电压是地电压，晶体管TR2被在第一节点N1处的地电压截止，在第二节点N2处的电压是电压Vcc1，并且相位检测信号(Vphase)被输出为该电压Vcc1。
然而，当晶体管TR2是pnp型晶体管时，当第三开关电路134-2被激活时，相位检测信号(Vphase)被输出为地电压，并且当第三开关电路134-2被禁用时被输出为电压Vcc1。
根据本发明的一个方面，相位检测设备130通过用桥式整流器执行对AC电压的全波整流，仅需要一个相位检测器134，而根据现有技术的图9中的相位检测设备10需要两个相位检测器14-1、14-2。
再次参照图3，功率开关136响应于从相位检测设备130外部接收的模式控制信号(CS_MD)，可以有选择地防止AC功率流入功率输入单元132。
可以从图1所示的控制器150接收模式控制信号，如图4的虚线所示。该模式控制信号可以包括待机模式控制信号，它通过禁用功率开关136来断开包括功率输入单元132和相位检测器134在内的电路以便在待机模式中工作，这防止AC功率流入功率输入单元132，从而减少功率输入单元132中、特别是电阻器电路132-1中的功耗。
该模式控制信号还可以包括正常模式信号，它激活功率输入单元132来闭合包括功率输入单元132和相位检测器134在内的电路，使得功率开关136工作在正常模式中，在该模式中，AC功率流入功率输入单元132，并且AC电压被变换成经变换的AC电压(AC_IN)，并且由经转换的AC电压(AC_IN)生成相位检测信号(Vphase)。
图4示出直接从控制器150接收待机模式控制信号和正常模式控制信号的功率开关136，而图5示出分别接收在正常模式和待机模式中的不同电平的电压的功率开关136。
参照图4，根据本发明一个方面的相位检测设备130的功率开关136可以包括第五开关电路136-1和第六开关电路136-2。
第五开关电路136-1可以例如包括晶体管TR3，该晶体管TR3包括：连接到控制器150的第一端，接收模式控制信号(CS_MD)；通过电阻器R11在节点N3处连接到DC电压(Vcc1)的第二端；和连接到地电压的第三端。
例如，当晶体管TR3是npn型晶体管并且接收到在控制器150中的被设为高电平电压的待机模式控制信号时，该晶体管TR3被导通。第三节点N3处的电压是地电压，这是因为当晶体管TR3被导通时节点N3连接到地电压。
当晶体管TR3接收到控制器150中的设为低电平电压的正常模式控制信号时，该晶体管TR3被截止。相应地，第三节点N3处的电压是DC电压(Vcc1)。
第六开关电路136-2例如可以包括光电耦合器，该光电耦合器包括：连接到第三节点N3的光发射元件D3，根据第三节点N3处的电压被激活；和光耦合到光发射元件D3的光接收元件PT2，由从光发射元件D3发出的光激活。光接收元件PT2连接到相位检测器134和功率输入单元312。
当第五开关电路136-1接收正常模式控制信号时，第三节点N3处的电压是DC电压(Vcc1)。因此，第六开关电路136-2被激活，并且功率输入单元132闭合包括功率输入单元132和相位检测器134在内的电路，并且相位检测器134检测经变换的AC电压(AC_IN)的过零点，并且当检测到过零点时，输出在第二节点N2处的电压。
当第五开关电路136-1接收待机模式控制信号时，第三节点N3处的电压是地电压。因此，第六开关电路136-2被禁用，并且功率输入单元132断开包括功率输入单元132和相位检测器134在内的电路，从而可以减少功率输入单元132中的功耗。
根据本发明的一个方面，待机模式控制信号被设为高电平电压，而正常模式控制信号被设为低电平电压。然而，每个模式控制信号根据电路设计可以具有不同的电压电平，并且每个开关电路的设计可以包括各种其他电路元件，如中继开关。
参照图5，根据本发明一个方面的相位检测设备130的功率开关136可以包括第七开关电路136-3，它连接到与由相位检测器134接收的DC电压(Vcc1)不同的DC电压(Vcc2)。
第七开关电路136-3可以具有与图4所示的第六开关电路136-2基本相同的配置，因此为了简要起见，将省略对第七开关电路136-3的详细描述。第七开关电路136-3通过电阻器R12连接到DC电压(Vcc2)，并且连接到相位检测器134和功率输入单元132。
在控制器150的控制下，电源110或功率变换器120可以在待机模式中关断施加到相位检测设备130的功率开关136的DC电压(Vcc2)，并且可以在正常模式中接通该DC电压(Vcc2)。
优选的是，电源110或功率变换器120提供与DC电压(Vcc1)不同电平的DC电压(Vcc2)。
DC电压(Vcc2)可以在待机模式(在该模式期间不驱动定影器200)中被控制器150有选择地关断，而在正常模式(在该模式期间驱动定影器200)中被控制器接通，并且可以被用作图5所示的第七开关电路136-3的DC电源，从而图5所示的第七开关电路136-3可以以与图4所示的第六开关电路136-2相同的方式工作。
现在将详细描述根据本发明的一个方面的定影器控制设备。
图6是说明根据本发明一个方面的、图4所示的相位检测设备的操作的图。
参照图4和图6，根据本发明一个方面的相位检测设备在正常模式中接收具有低电压电平的正常模式控制信号，作为模式控制信号(CS_MD)。相应地，功率开关136被该正常模式控制信号激活。
AC电压被整流并变换成经整流的AC电压(AC_IN)，并且相位检测器134根据第三和第四开关电路134-1、134-2的通/断(ON/OFF)切换，检测经整流的AC电压(AC_IN)的过零点。即，相位检测器134通过根据经整流的AC(AC_IN)的电压变化进行的第三开关电路134-1的反复通/断(ON/OFF)切换，来检测过零点。在第三开关电路134-1被激活或禁用时，第四开关电路134-2分别被禁用或激活，并且输出第二节点N2处的高或低电压作为相位检测信号(Vphase)。
相位检测器134检测的过零点是考虑到相位检测器134的元件灵敏度的变化和制造变化、所能感测的最低电压电平NP0。然而，根据本发明的一个方面，过零点可以通过仅使用一个相位检测器134在AC电压的每个半周期中的相同点上检测。
在经整流的AC电压(AC_IN)的电压电平在最低电压电平NP0和最高电压电平MP0之间变化时，第三开关电路134-1被激活，使得第二节点N2处的电压为DC电压(Vcc1)，并且被作为相位检测信号(Vphase)输出。当经整流的AC电压(AC_IN)的电压电平低于最低电压电平NP0时，光发射元件D2截止，使得第二节点N2处的电压为地电压，并且被作为相位检测信号(Vphase)输出。因此，相位检测信号(Vphase)被输出为其中每个脉冲具有预定脉冲宽度(P)的脉冲信号。
结果，由于不存在检测过零点的多个相位检测器(如根据现有技术图2所示的第一和第二相位检测器14-1、14-2)之间的灵敏度差异、或者这样的多个相位检测器的制造上的变化，因此可以有规律地提供相位检测信号(Vphase)。因此，根据本发明的一个方面可以改善相位控制的精确度。
当接收到具有高电压电平的待机模式控制信号作为模式控制信号(CS_MD)时，功率开关136的晶体管TR3被该待机模式控制信号导通，从而使相位检测设备130处于待机模式，并且功率开关136被禁用。流入功率输入单元132的AC功率被切断，来自功率输入单元132的经整流的AC电压(AC_IN)的输出也被切断，并且节点N3由于晶体管TR3被导通而连接到地电压，使得第二节点N2处的电压为地电压。因此，切断流入功率输入单元132的AC功率，并且相位检测信号(Vphase)被输出为地电压。
尽管作为例子描述了图4所示的相位检测设备，但图5所示的相位检测设备也可以以与图4所示的相位检测设备相同的方式工作。
图7是说明根据本发明一个方面的、图1所示的定影器控制设备的操作的图。
参照图1、图4和图7，在根据本发明一个方面的、在正常模式中工作的定影器控制设备100中，如图6所示，当功率开关136接收到具有低电压电平的正常模式信号时，从功率输入单元132输出经整流的AC电压(AC_IN)。相位检测器134基于经整流的AC电压(AC_IN)输出相位检测信号(Vphase)，该信号的每个脉冲具有相同脉冲宽度。
从相位检测器134输出的相位检测信号(Vphase)被输入到信号生成器140，并且控制器150确定定影器200的温度，并根据该温度来控制信号生成器140生成相位控制信号(CS_P)，并且将该相位控制信号(VCP)(其输出定时被控制)提供给温度控制器160。
温度控制器160根据相位控制信号(CS_P)执行第一和第二开关电路161、162的通/断(ON/OFF)切换，使得定影器200被加热到目标温度，并且保持该目标温度。
当定影器200的温度低于目标温度时，控制器150控制信号生成器140，使得在相位检测信号(Vphase)的脉冲开始处经过相对短的延迟(b)之后输出相位控制信号(VCP)。相应地，相对大量的AC功率流入定影器200，从而增加定影器200的温度。当定影器200的温度高于目标温度时，控制器150控制信号生成器140，使得在相位检测信号(Vphase)的脉冲开始处经过相对长的延迟(c)之后输出相位控制信号(VCP)。结果，相对少量的AC功率流入定影器200，从而降低定影器200的温度。
因为相位检测信号(Vphase)的各脉冲具有恒定脉冲宽度，并且各脉冲的起点和终点出现在相同的AC电压电平上，因此基于相位检测信号(Vphase)生成的脉冲控制信号(VCP)可以按照一定AC电压、以恒定延迟输出。这样，根据本发明的一个方面可以改善相位控制的精确度。
如图6所示，当根据本发明一个方面的定影器控制设备100处于待机模式时，具有高电压电平的待机模式控制信号被提供给功率开关136，尽管AC电压不断被提供给功率输入单元132，但到功率输入单元132的AC功率的流入和从功率输入单元132的整流AC电压(AC_IN)的输出被切断。此外，相位检测信号(Vphase)和相位控制信号(VCP)的输出被切断。
在待机模式中，温度控制器160被禁用，并且到定影器200的AC功率流入被切断，使得定影器200工作在待机模式中，在该模式中，定影器200不产生热量。相位检测设备130也工作在待机模式中，以便减少功率输入单元132中的功耗。
从前面描述可以清楚，根据本发明的一个方面，通过有选择地使检测AC电压的过零点的相位检测设备130工作在待机模式中，可以减少该相位检测设备的电路元件的功耗。
此外，根据本发明的一个方面，通过在检测过零点之前使用全波整流器整流AC电压，可以在相位检测设备中仅使用一个相位检测器来检测AC电压的过零点。因此，可以减少根据本发明一个方面的相位检测设备的制造成本和尺寸，并且可以提高该相位检测设备的制造可靠性。此外，在根据本发明一个方面的相位检测设备中仅使用一个相位检测器，这使得有可能比现有技术的相位检测设备更精确地检测AC电压的过零点。
尽管示出和描述了本发明的若干实施例，但本领域技术人员将能理解，在不背离本发明原理和宗旨的前提下，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围在权利要求书及其等效中限定。

Claims (33)

1.一种相位检测设备，包括：
功率输入单元，其接收AC电压；
相位检测器，其检测所述AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和
功率开关，响应于模式控制信号，有选择地切断到所述功率输入单元的AC功率的流入。
2.如权利要求1所述的相位检测设备，其中，所述功率输入单元包括全波整流器，其用于输出经整流的AC电压。
3.如权利要求2所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器从由所述全波整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
4.如权利要求1所述的相位检测设备，其中，所述模式控制信号包括：
待机模式控制信号，其控制所述功率开关工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到所述功率输入单元的AC功率的流入来减少该功率输入单元的功耗，并且不从所述相位检测器输出相位检测信号；和
正常模式控制信号，其控制所述功率开关工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入所述功率输入单元，并且当检测到AC电压的过零点时从相位检测器输出相位检测信号。
5.如权利要求4所述的相位检测设备，其中，所述功率开关包括第一光电耦合器。
6.如权利要求5所述的相位检测设备，其中，所述功率开关还包括第一3-端元件；
其中所述第一3-端元件包括：
第一端，其接收模式控制信号，
第二端，其接收预定DC电压并连接到第一光电耦合器，和
第三端，其接收地电压；以及
其中所述第一3-端元件：
响应于所述待机模式控制信号，向所述第一光电耦合器提供所述第一3-端元件的第二端处的地电压，以及
响应于所述正常模式控制信号，向所述第一光电耦合器提供所述第一3-端元件的第二端处的所述预定DC电压。
7.如权利要求6所述的相位检测设备，其中，所述功率输入单元包括：
电阻器电路，其对AC电压分压并输出经分压的AC电压；和
桥式整流器，其对经分压的AC电压整流，并且输出经整流的AC电压；以及
其中所述相位检测器从由所述桥式整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
8.如权利要求7所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器包括第二光电耦合器，其连接到所述功率输入单元的所述桥式整流器和所述功率开关的所述第一光电耦合器。
9.如权利要求8所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器还包括第二3-端元件；
其中所述第二3-端元件包括：
第一端，其接收所述预定DC电压并连接到所述第二光电耦合器，
第二端，其接收所述预定DC电压；和
第三端，其接收地电压，以及
其中所述第二3-端元件：
当检测到AC电压的过零点并且所述功率开关响应于正常模式控制信号工作在正常模式中时，从所述第二3-端元件的第二端输出地电压，作为相位检测信号，
当未检测到AC电压的过零点并且功率开关响应于正常模式控制信号工作在正常模式中时，从所述第二3-端元件的第二端输出所述预定DC电压，
当所述功率开关响应于待机模式控制信号工作在待机模式中时，从所述第二3-端元件的第二端输出地电压。
10.一种相位检测设备，包括：
功率输入单元，其接收AC电压；
相位检测器，其检测所述AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和
功率开关，其根据该功率开关是工作在正常模式还是待机模式中，有选择地切断到所述功率输入单元的AC功率的流入。
11.如权利要求10所述的相位检测设备，其中，所述待机模式是这样的模式，其中通过切断到所述功率输入单元的AC功率的流入来减少所述功率输入单元的功耗，并且不从所述相位检测器输出相位检测信号；以及
正常模式控制信号，控制所述功率开关工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入所述功率输入单元，并且当检测到AC电压的过零点时从所述相位检测器输出相位检测信号。
12.如权利要求11所述的相位检测设备，其中，所述功率开关包括第一光电耦合器。
13.如权利要求12所述的相位检测设备，其中，当所述功率开关工作在正常模式中时该功率开关接收第一预定DC电压，并且当所述功率开关工作在正常模式中时将第一预定DC电压提供给所述第一光电耦合器；以及
其中，当所述功率开关工作在待机模式中时该功率开关不接收第一预定DC电压，并且当所述功率开关工作在待机模式中时所述功率开关不向所述第一光电耦合器提供任何电压。
14.如权利要求13所述的相位检测设备，其中，所述功率输入单元包括：
电阻器电路，其对AC电压分压并输出经分压的AC电压；和
桥式整流器，其对经分压的AC电压整流，并且输出经整流的AC电压；以及
其中所述相位检测器从由所述桥式整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
15.如权利要求14所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器包括第二光电耦合器，其连接到所述功率输入单元的所述桥式整流器和所述功率开关的所述第一光电耦合器。
16.如权利要求15所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器还包括3-端元件；
其中所述3-端元件包括：
第一端，其接收第二预定DC电压并连接到第二光电耦合器，
第二端，其接收第二预定DC电压，和
第三端，其接收地电压；以及
其中所述3-端元件：
当检测到AC电压的过零点并且所述功率开关工作在正常模式中时，从所述3-端元件的第二端输出地电压，作为相位检测信号，
当未检测到AC电压的过零点并且所述功率开关工作在正常模式中时，从所述3-端元件的第二端输出所述第二预定DC电压，
当所述功率开关工作在待机模式中时，从所述3-端元件的第二端输出地电压。
17.如权利要求16所述的相位检测设备，其中，所述第二预定DC电压不同于所述第一预定DC电压。
18.一种用于控制提供到设备的AC功率的相位的相位控制设备，所述相位控制设备包括：
相位检测设备，其接收AC电压，检测该AC电压的过零点，当检测到该AC电压的过零点时输出相位检测信号，并且响应于模式控制信号，有选择地切断到所述相位检测设备的AC功率的流入；和
信号生成器，其基于所述相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供到所述设备的AC功率的相位。
19.如权利要求18所述的相位控制设备，其中，所述相位检测设备包括：
功率输入单元，其接收AC电压；
相位检测器，其检测所述AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时，输出相位检测信号；和
功率开关，其响应于模式控制信号，有选择地切断到功率输入单元的AC功率流入。
20.如权利要求19所述的相位控制设备，其中，所述功率输入单元包括全波整流器，其输出经整流的AC电压。
21.如权利要求20所述的相位控制设备，其中，所述相位检测器检测从由所述全波整流器输出的经整流的AC电压中检测AC电压的过零点。
22.如权利要求19所述的相位控制设备，其中，所述模式控制信号包括：
待机模式控制信号，其控制所述功率开关工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到所述功率输入单元的AC功率的流入来减少该功率输入单元的功耗，并且不从所述相位检测器输出相位检测信号；和
正常模式控制信号，其控制所述功率开关工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入所述功率输入单元，并且当检测到AC电压的过零点时从所述相位检测器输出相位检测信号。
23.一种定影器控制设备，用于控制提供到图像形成装置的定影器的AC功率，该定影器控制设备包括：
相位检测设备，其接收AC电压，检测该AC电压的过零点，当检测到AC电压的过零点时输出相位检测信号，并且响应于模式控制信号，有选择地切断到该相位检测设备的AC功率的流入；
信号生成器，其基于所述相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供到所述定影器的AC功率的相位；和
温度控制器，其通过根据所述相位控制信号控制提供到所述定影器的AC功率的相位，来控制所述定影器的温度。
24.如权利要求23所述的定影器控制设备，其中，所述模式控制信号包括：
待机模式控制信号，其控制所述相位检测设备工作在待机模式中，在该待机模式中，通过切断到所述相位检测设备的AC功率的流入来减少所述相位检测设备的功耗，并且不从所述相位检测设备输出相位检测信号；和
正常模式控制信号，其控制所述相位检测设备工作在正常模式中，在该正常模式中，AC功率流入所述相位检测设备，并且当检测到所述AC电压的过零点时从所述相位检测设备输出相位检测信号。
25.一种相位检测设备，包括：
包括第一端和第二端的功率输入单元；
包括第一端和第二端的相位检测器，该相位检测器的第一端连接到所述功率输入单元的第一端；和
包括第一端和第二端的功率开关，该功率开关的第一端连接到所述相位检测器的第二端，并且该功率开关的第二端连接到所述功率输入单元的第二端；
其中，所述功率输入单元接收AC电压，由该AC电压产生输出电压，并且输出在所述功率输入单元的第一端与所述功率输入单元的第二端之间的该输出电压；
其中，所述功率开关可工作在其中所述功率开关的第一端连接到所述功率开关的第二端的正常模式中，以及其中所述功率开关的第一端与所述功率开关的第二端断开的待机模式中；
其中，当所述功率开关工作在正常模式中时，所述功率输入单元的第一端与所述功率输入单元的第二端之间的所述输出电压产生一电流，该电流从所述功率输入单元的第一端流出、经由所述相位检测器的第一端和所述相位检测器的第二端流过所述相位检测器、经由所述功率开关的第一端和所述功率开关的第二端流过所述功率开关、并流入所述功率输入单元的第二端中，从而使所述功率输入单元在正常模式中消耗功率；
其中，当所述功率开关工作在待机模式中时，没有电流从所述功率输入单元的第一端流出、经由所述相位检测器的第一端和所述相位检测器的第二端流过所述相位检测器、经由所述功率开关的第一端和所述功率开关的第二端流过所述功率开关、并流入所述功率输入单元的第二端中，使得所述功率输入单元在待机模式中不消耗功率；
其中，当所述功率开关工作在正常模式中时，所述相位检测器基于流过所述相位检测器的电流检测AC电压的过零点，并且当检测到AC电压的过零点时输出相位检测信号；以及
其中，当所述功率开关工作在待机模式中时，所述相位检测器不检测AC电压的过零点，并且不输出相位检测信号。
26.如权利要求25所述的相位检测设备，其中，所述功率输入单元包括：
电阻器电路，其对所述AC电压分压并输出经分压的AC电压；和
全波整流器，其对所述经分压的AC电压整流，并且输出经整流的AC电压，作为所述功率输入单元的第一端与功率输入单元的第二端之间的输出电压。
27.如权利要求25所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器包括单个开关电路，用于检测正极性和负极性的AC电压的过零点。
28.如权利要求25所述的相位检测设备，其中，所述功率开关响应于模式控制信号，在正常模式和待机模式之间切换。
29.如权利要求28所述的相位检测设备，其中，所述模式控制信号包括：
正常模式控制信号，控制所述功率开关工作在正常模式中；和
待机模式控制信号，控制所述功率开关工作在待机模式中。
30.如权利要求25所述的相位检测设备，其中，所述功率开关在正常模式中接收预定电压，从而使所述功率开关工作在正常模式中；以及
其中，所述功率开关在待机模式中不接收所述预定电压，从而使所述功率开关工作在待机模式中。
31.如权利要求30所述的相位检测设备，其中，所述相位检测器接收使能该相位检测器进行工作的预定电压；
其中，所述功率开关在正常模式期间接收的预定电压与由相位检测器接收的预定电压不同。
32.一种用于控制提供给设备的AC功率的相位的相位控制设备，该相位控制设备包括：
如权利要求25所述的相位检测设备；和
信号生成器，基于相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供给所述设备的AC功率的相位。
33.一种定影器控制设备，用于控制提供到图像形成装置的定影器的AC功率，该定影器控制设备包括：
如权利要求25所述的相位检测设备；
信号生成器，基于相位检测信号生成相位控制信号，以控制提供到所述定影器的AC功率的相位；和
温度控制器，通过根据相位控制信号控制提供到所述定影器的AC功率的相位，来控制所述定影器的温度。
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