CN101295930B - 高压电源 - Google Patents

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Abstract

一种高压电源包括电流过流防止单元，该电流过流防止单元检测通过变压器提供的输出电源操作的装置的负载变化，并根据检测结果使输入到第一比较单元和第二比较单元的经过滤波的信号接地。

Description

高压电源
本申请要求于2007年4月24日在韩国知识产权局提交的第2007-40058号韩国专利申请的利益，所述申请完全公开于此，以资参考。
技术领域
本发明的各方面涉及一种稳定的高压电源，相对于用于非击打式激光打印机或多功能装置的传统高交流(AC)电压输出方法，在人体与高压单元接触期间或者在施加错误的负载期间，防止电流过流。
背景技术
图1是传统高压电源100的电路图。参照图1，传统高压电源100包括用于输出脉冲宽度调制(PWM)信号的控制器102。第一输入单元104和第二输入单元112从控制器102接收PWM信号PWM1、PWM2和PWM3。第一比较单元106和第二比较单元114根据PWM信号PWM1、PWM2和PWM3输出比较信号。第一开关单元108和第二开关单元116根据比较信号分别执行切换操作。第一变压器110和第二变压器118根据第一开关单元108和第二开关单元116的操作对输出电源进行变压。整流单元120对从第二变压器118输出的电源进行整流。
当传统高压电源100从控制器102接收PWM信号PWM1和PWM2以输出高交流(AC)电压时，PWM信号PWM1经R/C电路被转换为直流(DC)电平。R/C电路可以被实现为低通滤波器(LPF)。DC电平被输入到第一比较单元106并与PWM信号PWM2进行比较以输出比较信号。根据该比较信号，第一开关单元108对第一晶体管109执行导通/截止操作。因而，第一开关单元108产生具有Vcc电势的脉冲波形。该脉冲波形被第一变压器110放大，并作为高AC电压输出到最终输出端。
当传统高压电源100从控制器102接收PWM3信号以输出高DC电压而且PWM信号为低时，第二输入单元112的第二晶体管113导通。此时，集电极的电势被输入到第二比较单元114的非反相(non-inversion)端(+)。经阻抗分压的Vcc电势被输入到第二比较单元114的反相端(-)。第二比较单元114比较Vcc电势和输入到第二比较单元114的非反相端(+)的集电极的电势并输出比较信号。
第二开关单元116根据第二比较单元114输出的比较信号执行切换操作。第二变压器118对通过第二开关单元116的切换操作输出的电源进行变压。整流单元120对变压的电源进行整流并输出高DC电压。高DC电压被施加到第一变压器110的二次侧。作为第一变压器110的变压结果的高AC电压和从整流单元120提供的高DC电压在第一变压器110的二次侧叠加，并输出到装置130。装置130可以是(例如)显影构件。
高压电源的稳定性标准规定：当高压电源输出高电压时，限制电流等级，使得与人的皮肤的电阻近似相等的电阻(例如，2kΩ)被施加到高压电源的输出端，从而限制流经输出端的电流量。例如，DC被限制为2mA，具有一定频率的AC被限制为0.7mA×该频率。
然而，作为接收CPU所发送的PWM信号并产生高电压的电源的传统电路不论负载如何改变都输出恒定的电压。当用户打开成像设备的盖子来取出显影构件时，用户可能面临高电压端。通常，盖子上安装有开关，从而在打开盖子时断开高压电路。然而，当打开盖子时，尽管高压电路的输入电压(24V)被断开，但是在打开盖子时开关可能有缺陷，或者可能发生其它异常错误。在这种情况下，在从成像设备取出显影构件时高压端被暴露给用户，这可能造成电击。结果，用户可能遭到电击，高压输出端的显影构件可能接地而短路，这会造成电路损坏。
发明内容
本发明的各方面提供这样一种高压电源，该高压电源检测使用输出电源的装置的负载变化，当检测到错误负载时，快速使输出失效(disable)，通知控制器该信息，并阻止高压电源的输入信号。
根据本发明的一方面，一种高压电源包括：控制器，提供脉冲宽度调制(PWM)信号；第一输入单元和第二输入单元，分别从控制器接收所述PWM信号，并输出经过滤波的PWM信号；第一比较单元和第二比较单元，分别根据经过滤波的PWM信号与各参考信号的比较而输出比较信号；第一开关单元和第二开关单元，分别根据第一比较单元和第二比较单元的比较信号对输出功率的电源执行切换操作；第一变压器和第二变压器，分别根据第一开关单元和第二开关单元的切换操作对输出电源进行变压；整流单元，对第二变压器变压的输出电源进行整流并向第一变压器输出整流的输出电源；电流过流(current overflow)防止单元，检测通过整流单元提供的整流的输出电源操作的装置的负载变化，并根据检测结果使输入到第一比较单元和第二比较单元的经过滤波的PWM信号接地。
根据本发明的另一方面，一种高压电源包括：控制器，提供PWM信号；比较单元，比较对应于控制器提供的PWM信号的信号和参考信号以产生比较信号；开关单元，根据比较信号对输出功率的电源执行切换操作；变压器，根据开关单元的切换操作对输出电源进行变压；电流过流防止单元，检测通过变压器提供的输出电源操作的装置的负载变化，并根据检测结果使输入到比较单元的信号接地。
本发明另外的方面和/或优点将部分地在下面的描述中被阐述，部分地通过该描述而变得清楚，或者可通过实施本发明而得知。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是传统高压电源的电路图；
图2是根据本发明实施例的高压电源的电路图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下参照附图来描述实施例以解释本发明。
图2是根据本发明实施例的高压电源200的电路图。参照图2，高压电源200包括用于提供脉冲宽度调制(PWM)信号PWM1、PWM2和PWM3的控制器202。第一输入单元204和第二输入单元212接收从控制器202发送的PWM信号PWM1、PWM2和PWM3。第一比较单元206和第二比较单元214根据由第一输入单元204和第二输入单元212滤波的PWM信号PWM1、PWM2和PWM3与参考信号的比较输出比较信号。第一开关单元208和第二开关单元216根据第一比较单元206和第二比较单元214的比较信号对电源执行切换操作。第一变压器210和第二变压器218根据第一开关单元208和第二开关单元216的切换操作对输出电源进行变压。整流单元220对由第二变压器218变压的输出电源进行整流，并将整流的电源输出到第一变压器210的二次侧，该二次侧与连接到第一开关单元208的第一变压器210的一次侧相对。具体地讲，高压电源200还包括：电流过流防止单元240，用于检测装置230的负载变化，当检测到错误时，执行切换操作以使电路停止操作。应该理解，根据本发明另外的方面的高压电源200可具有其他组件而非图2所示的以及以上描述的组件，或者可具有除了图2所示的以及以上描述的组件之外的其他组件，例如，另外的电阻器、电容器、比较单元、开关单元、变压器和整流单元。此外，装置230可以是成像设备中使用的各种不同类型的组件，如显影构件、定影辊、转印辊或它们的组合。此外，本发明各方面不限于应用于成像设备，而是可以应用于各种各样的其他电子装置。
控制器202向第一输入单元204输出PWM信号PWM1和PWM2以输出高交流(AC)电压。输入到第一输入单元204的PWM信号PWM1经R/C电路被转换，从而具有直流(DC)电平。根据本发明各方面，R/C电路被实现为低通滤波器(LPF)，但是本发明不限于此，R/C电路可以是其他类型的滤波器，如带通滤波器。DC电平被输入到第一比较单元206的反相端(-)。PWM信号PWM2被输入到第一比较单元206的非反相端(+)。第一比较单元206比较DC电平的PWM信号PWM1和PWM信号PWM2，并将与比较结果对应的比较信号输出到第一开关单元208。第一开关单元208响应于从第一比较单元206发送的比较信号产生Vcc电势的脉冲波形，并将该脉冲波形输出到第一变压器210。第一变压器210放大该脉冲波形的电源，并将高AC电压输出到第一变压器210的二次侧的输出端。
控制器202向第二输入单元212输出PWM信号PWM3以输出高DC电压。当PWM信号PWM3为低时，第二输入单元212的晶体管导通，集电极的电势被输入到第二比较单元214的非反相端(+)。经阻抗分压的Vcc电势被输入到第二比较单元214的反相端(-)。第二比较单元214比较输入到其非反相端(+)的电势和输入到其反相端(-)的电势，并向第二开关单元216输出比较信号。第二开关单元216根据该比较信号执行切换操作，产生Vcc电势的脉冲波形，并向第二变压器218输出该脉冲波形。第二变压器218放大该脉冲波形的电源。放大的高AC电压被输出到整流单元220。整流单元220对变压的电源进行整流，并输出高DC电压。
详细地讲，整流单元220对变压的电源进行整流，并向第一变压器210的二次侧输出高DC电压。根据本发明各方面，第一变压器210的二次侧与连接到第一开关单元208的一次侧相对，如图2所示。第一变压器210提供的高AC电压与整流单元220提供的高DC电压在第一变压器210的二次侧叠加，并被输出到装置230。
根据本发明的一方面，装置230是成像设备的显影构件。叠加的AC和DC电源被提供给成像设备以操作显影构件。然而，由高压电源200操作的装置230的负载可以为“0”(指示装置230接地)，或者可以具有低于预定负载(例如，2kΩ)的阻抗值。在这种情况下，成像设备的电路可能被损坏，或者当用户接近成像设备以更换显影构件时，可能发生电击。然而，应该理解，在所有方面，装置230不限于显影构件，而可以是在成像设备中使用的各种其他类型的装置，例如，定影辊、转印辊、排放辊、带、激光扫描单元等。另外，本发明各方面不限于应用于成像设备，而是可以应用于各种其他类型的设备，如计算机、电视、立体声系统等。
为了避免电路损坏和/或对用户造成电击，高压电源200的电流过流防止单元240检测装置230的负载变化，并根据检测结果使提供给第一比较单元206和第二比较单元214的经滤波的信号接地。装置230连接至电流过流防止单元240的接地端。电流过流防止单元240包括运算放大器OP-AMP 232、接地开关单元SW 234以及多个电阻器和电容器。尽管图2示出电流过流防止单元240具有六个电阻器和五个电容器，但是应该理解，在本发明的其他方面，电流过流防止单元240可具有多于或少于六个的电阻器以及多于或少于五个的电容器，而且还可以被另外构造。
运算放大器OP-AMP 232根据装置230的负载变化输出低或高比较信号。作为运算放大器OP-AMP 232的输入端之一的非反相端(+)连接到整流单元220的输出端。
当装置230的负载低于预定负载(例如，2kΩ)或者装置230短路时，运算放大器OP-AMP 232向接地开关单元SW 234输出比较信号，从而接地开关单元SW 234执行接通切换操作。例如，当装置230具有恒定的正常负载值时，运算放大器OP-AMP 232输出低比较信号。当装置230的负载下降到低于2kΩ或者电路短路时，输入到运算放大器OP-AMP的输入端的信号发生改变，从而运算放大器OP-AMP输出高比较信号。
接地开关单元SW 234根据运算放大器OP-AMP 232的低或高比较信号执行接通切换操作或断开切换操作。例如，如果接地开关单元SW 234从运算放大器OP-AMP接收到低比较信号，则接地开关单元SW 234执行断开切换操作。如果接地开关单元SW 234从运算放大器OP-AMP接收到高比较信号，则接地开关单元SW 234执行接通切换操作。应该理解，术语“低”和“高”可以关于比较信号而转换。
接地开关单元SW 234的一端与输入到第一比较单元206的反相端(-)的第一线236连接。接地开关单元SW 234的与所述一端相对的另一端接地。第一线236与输入到第二比较单元214的非反相端(+)的第二线238连接。因此，当装置230的负载低于预定的最小值(如2kΩ)或者装置230短路时，如果第二开关单元216执行接通切换操作，则输入到第一比较单元206的反相端(-)的信号被接地，从而第一比较单元206停止操作。因而，阻止向装置230供电，从而保护成像设备并确保用户安全。
接地开关单元SW 234根据接地开关单元SW 234是否执行接通切换操作向控制器202施加接通切换信号。为此，接地开关单元SW 234连接至控制器202。
控制器202响应于接地开关单元SW 234的接通切换信号而输出停止高压电源200的操作的命令，并使施加到第一输入单元204和第二输入单元212的PWM信号PWM1、PWM2和PWM3失效。如果控制器202根据所述接通切换信号输出所述命令(如打印停止命令)，则打印工作停止。因而，电源不再被提供给高压电源200，从而保护成像设备并确保用户安全。
根据本发明各方面的高压电源200检测使用输出电源的装置230的负载变化，如果检测到负载中存在错误，则快速使其输出失效，将有关信息传递给控制器202，并防止信号被输入到高压电源200以控制其输出。因此，当高压输出端的装置230的负载低于参考值或者接地时，高压电源200使信号失效以防止产生高电压，从而当输出端接地或短路时，保护高压电源200并确保用户安全。
尽管示出并描述了本发明的几个实施例，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (25)

1.一种高压电源，包括：
控制器，提供多个PWM信号；
第一输入单元和第二输入单元，分别从控制器接收所述PWM信号中的至少一个，并输出经过滤波的PWM信号；
第一比较单元和第二比较单元，分别根据经过滤波的PWM信号与各参考信号的比较输出比较信号；
第一开关单元和第二开关单元，分别根据第一比较单元和第二比较单元的比较信号对电源执行切换操作以输出电源；
第一变压器和第二变压器，分别根据第一开关单元和第二开关单元的切换操作对输出电源进行变压；
整流单元，对由第二变压器变压的输出电源进行整流并向第一变压器输出整流的输出电源；
电流过流防止单元，检测装置的负载变化，并根据检测结果使输入到第一比较单元和第二比较单元的经过滤波的PWM信号接地，其中，所述装置通过由整流单元提供的整流的输出电源进行操作。
2.如权利要求1所述的高压电源，其中，电流过流防止单元包括接地端，所述装置连接至电流过流防止单元的接地端。
3.如权利要求1所述的高压电源，其中，电流过流防止单元包括：
运算放大器，根据所述装置的负载变化选择性地输出低比较信号和高比较信号；
接地开关单元，根据运算放大器输出的高比较信号执行接通切换操作，根据运算放大器输出的低比较信号执行断开切换操作。
4.如权利要求3所述的高压电源，其中，当所述装置的负载变为低于预定负载或者当所述装置接地时，运算放大器输出高比较信号以控制接地开关单元执行接通切换操作。
5.如权利要求3所述的高压电源，其中，接地开关单元的一端与输入到第一比较单元的反相端的线连接，另一端接地。
6.如权利要求3所述的高压电源，其中，接地开关单元的一端与输入到第二比较单元的非反相端的线连接，另一端接地。
7.如权利要求3所述的高压电源，其中，接地开关单元根据其是否执行接通切换操作向控制器施加接通切换信号。
8.如权利要求7所述的高压电源，其中，控制器响应于接地开关单元施加的接通切换信号输出停止高压电源的操作的命令，并使施加到第一输入单元和第二输入单元的PWM信号失效。
9.如权利要求1所述的高压电源，其中，所述装置是在成像设备中使用的显影构件。
10.如权利要求3所述的高压电源，其中，接地开关单元的一端与输入到第一比较单元的反相端和第二比较单元的非反相端的线连接，另一端接地，如果接通切换操作发生，则接地开关单元向控制器施加接通切换信号以停止高压电源的操作。
11.一种高压电源，包括：
控制器，提供PWM信号；
比较单元，比较对应于所提供的PWM信号的信号和参考信号以产生比较信号；
开关单元，根据比较信号对电源执行切换操作以输出电源；
变压器，根据开关单元的切换操作对输出电源进行变压；
电流过流防止单元，检测装置的负载变化，并根据检测结果使输入到比较单元的信号接地，其中，所述装置通过由变压器提供的输出电源进行操作。
12.如权利要求11所述的高压电源，其中，电流过流防止单元包括接地端，所述装置连接至电流过流防止单元的接地端。
13.如权利要求11所述的高压电源，其中，电流过流防止单元包括：
运算放大器，根据所述装置的负载变化选择性地输出低比较信号和高比较信号；
接地开关单元，根据运算放大器输出的高比较信号执行接通切换操作，根据运算放大器输出的低比较信号执行断开切换操作。
14.如权利要求13所述的高压电源，其中，当所述装置的负载变为低于预定负载或者当所述装置接地时，运算放大器输出高比较信号以控制接地开关单元执行接通切换操作。
15.如权利要求13所述的高压电源，其中，接地开关单元的一端与输入到比较单元中所包括的第一比较单元的反相端的线连接，另一端接地。
16.如权利要求13所述的高压电源，其中，接地开关单元的一端与输入到比较单元中所包括的第二比较单元的非反相端的线连接，另一端接地。
17.如权利要求13所述的高压电源，其中，接地开关单元根据其是否执行接通切换操作向控制器施加接通切换信号。
18.如权利要求17所述的高压电源，其中，控制器响应于接地开关单元的接通切换信号输出停止高压电源的操作的命令，并使施加到输入单元的PWM信号失效。
19.如权利要求11所述的高压电源，其中，所述装置是在成像设备中使用的显影构件。
20.一种用于向成像设备中的装置供电的高压电源，包括：
控制器，提供用于控制是否向所述装置供电的第一信号并根据负载错误信号不提供第一信号；
比较单元，设置在控制器与所述装置之间，用于将所提供的第一信号与参考信号进行比较，并根据比较结果控制向所述装置的供电；
电流过流防止单元，设置在控制器和所述装置之间，用于检测所述装置的负载错误，根据检测结果使所提供的第一信号接地并发送负载错误信号。
21.如权利要求20所述的高压电源，其中，如果电流过流防止单元没有检测到负载错误，则电流过流防止单元允许第一信号被提供给比较单元，如果电流过流防止单元检测到负载错误，则电流过流防止单元使第一信号接地。
22.如权利要求20所述的高压电源，还包括：
开关单元，设置在比较单元和所述装置之间，用于根据比较结果对用于供电的电源执行切换操作；
变压器，设置在开关单元和所述装置之间，用于对从开关单元输出的电源进行变压。
23.如权利要求20所述的高压电源，其中，所述装置包括显影构件。
24.如权利要求20所述的高压电源，其中，电流过流防止单元包括：
运算放大器，根据检测结果选择性地输出低比较信号和高比较信号；
接地开关单元，根据运算放大器输出的低比较信号接通从而使第一信号接地，或者根据运算放大器输出的高比较信号断开。
25.如权利要求24所述的高压电源，其中，运算放大器根据检测结果向控制器输出负载错误信号以停止高压电源的操作。
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