CN101630905B - 模块化控制和驱动设备及用于图像形成装置的高电压电源 - Google Patents

模块化控制和驱动设备及用于图像形成装置的高电压电源 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种诸如图像形成装置之类的电子装置的高电压电源(HVPS)的控制和驱动设备，包括输入端，用于接收提供给HVPS的信号；控制和驱动电路，用于控制和驱动在输入端接收的信号；以及输出端，用于将被控制和驱动的信号输出到HVPS的变压器，其中输入端、控制和驱动电路、以及输出端被集成到一个物理模块中。

Description

模块化控制和驱动设备及用于图像形成装置的高电压电源
相关申请交叉引用
本申请要求2008年7月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2008-0068350的权益，其公开内容通过引用而被整体合并于此。
技术领域
本总的发明构思涉及一种电源，并且更具体地涉及一种模块化控制和驱动设备以及可以用于图像形成装置的具有该模块化控制和驱动设备的高电压电源(HVPS)。
背景技术
图1A是图示传统的高电压电源(HVPS)的框图。HVPS板100包括输入单元110、多通道输出模块120以及输出单元130。图1B是图示图1A所示的多通道输出模块120的框图。多通道输出模块120包括输入连接器122、控制和驱动单元124、变压(transforming)单元126、整流(rectifying)和倍增(multiplying)单元128、以及输出连接器129。
参照图1B，HVPS板100被配置为使得多通道输出模块120包括控制和驱动单元124以及整流和倍增单元128二者，控制和驱动单元124是连接到变压单元126的第一侧的电路，整流和倍增单元128是连接到变压单元126的第二侧的电路。结果，传统HVPS的所有部件被制模(mold)和提供在一个HVPS板100上。相应地，由于连接到变压单元126的第一侧的电路和连接到变压单元126的第二侧的电路被集成，因此难以分开设计例如仅仅连接到变压单元126的第二侧的电路，并且也难以自由选择连接到第一侧的电路和连接到第二侧的电路之间的距离和接触方法。
此外，当对传统HVPS的整个HVPS板100制模时，也对控制器的一端和可变电阻器制模，使得难以精细地调节输出电压并且由于所使用的制模材料量的增加而增加成本。
发明内容
本总的发明构思提供了一种高电压电源(HVPS)的模块化控制和驱动设备，其被配置为使得连接到HVPS的变压单元的第一侧的电路是模块化的。
本总的发明构思还提供了一种包括所述模块化控制和驱动设备的图像形成装置。
本总的发明构思还提供了一种用于图像形成装置的HVPS，其包括所述模块化控制和驱动设备。
本总的发明构思还提供了一种电子设备，其包括用于图像形成装置的HVPS。
本总的发明构思的另外的特征和效用将部分地在以下描述中阐述，并且将部分地根据该描述而显而易见，或者可以通过本总的发明构思的实践而获知。
本总的发明构思的前述和/或其它方面和效用可以通过提供一种用于图像形成装置的高电压电源(HVPS)的控制和驱动设备来实现，所述控制和驱动设备控制和驱动变压器以及整流和倍增单元，包括：控制和驱动电路单元，其连接到变压器的第一侧，并且包含对脉冲宽度调制(PWM)信号进行低通滤波的低通滤波器(LPF)以及开关控制单元，该开关控制单元放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端(output)与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端(input)相连接，其中所述控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种用于图像形成装置的HVPS来实现，该HVPS包括控制和驱动模块，该控制和驱动模块包括：控制和驱动电路，该控制和驱动电路连接到变压器的第一侧，并且包括对PWM信号进行低通滤波的LPF以及开关控制单元，该开关控制单元放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端相连接，其中所述控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中；所述变压器将从控制和驱动模块输出的开关信号变压为高电压信号；以及整流和倍增单元对从变压器的第二侧输出的高电压信号进行整流和倍增，并且输出该HVPS的直流(DC)高电压。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用也可以通过提供一种图像形成装置来实现，该图像形成装置包括所述HVPS的控制和驱动设备，并且通过使用该控制和驱动设备来控制和驱动HVPS。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用也可以通过提供一种电子设备来实现，该电子设备包括该HVPS并且使用该HVPS作为电源单元。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用也可以通过提供一种电子装置的HVPS的控制和驱动设备来实现，所述控制和驱动设备包括：输入端，用于接收提供给HVPS的信号；控制和驱动电路，用于控制和驱动在输入端接收的信号；以及输出端，用于将被控制和驱动的信号输出到HVPS的变压器，其中，所述输入端、控制和驱动电路以及输出端被集成到一个物理模块中。
所述控制和驱动设备还可以包括开关控制单元，用于放大在输入端接收的信号，产生高频开关信号，并且将该高频开关信号输出到变压器。
所述开关控制单元可以从变压器接收高电压反馈，并且根据该高电压输出反馈来控制所述高频开关信号。
所述控制和驱动设备还可以包括低通滤波器，用于对在输入端接收的脉冲宽度调制信号进行低通滤波。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用也可以通过提供一种HVPS来实现，该HVPS包括：控制和驱动电路，用于接收输入到HVPS的信号，并且输出高频开关信号以便由HVPS变压，其中在可拆卸的模块中形成所述控制和驱动电路。
本总的发明构思的前述和/或其他方面和效用也可以通过提供一种要在HVPS中使用的控制和驱动电路来实现，该控制和驱动电路包括：开关控制电路，用于产生高频开关信号以便由HVPS变压，其中在被配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块中形成所述控制和驱动电路。
所述控制和驱动电路还可以包括低通滤波器，用于对HVPS接收的信号进行低通滤波，并且将低通滤波后的信号提供给开关控制电路。
附图说明
根据结合附图进行的对实施例的以下描述，本总的发明构思的这些和/或其它特征和效用将变得清楚并且更容易理解，在附图中：
图1A是图示传统高电压电源(HVPS)的框图；
图1B是图示图1A的传统HVPS的多通道输出模块的框图；
图2是图示根据本总的发明构思的实施例的、包括模块化控制和驱动设备的图像形成装置的HVPS的框图；
图3是图示图2的HVPS的控制和驱动模块的框图；
图4是图示图3的控制和驱动模块的修改的框图，其被配置为使得多个输入连接单元、多个低通滤波器(LPF)、多个开关控制单元和多个输出连接单元被集成到一个模块中；
图5是图示包括图4的控制和驱动模块的HVPS的框图，该HVPS被配置为使得在一个板上提供所述控制和驱动模块、以及与所述控制和驱动模块相对应的多个变压器及多个整流器和倍增器(multiplier)；以及
图6是图示根据本总的发明构思的实施例的LPF的电路图。
具体实施方式
现在，将对本总的发明构思的实施例进行详细介绍，其示例在附图中示出，其中相似的参考标号自始至终指代相似的元件。在下面描述所述实施例以便通过参照附图来解释本总的发明构思。
图2是图示根据本总的发明构思的实施例的、包括模块化控制和驱动设备的图像形成装置的高电压电源(HVPS)的框图。该HVPS可以包括控制和驱动模块220、变压单元230、以及整流和倍增单元240。控制和驱动模块220是可以连接到变压单元230的第一侧以便驱动和控制变压单元230以及整流和倍增单元240的模块。
图3是图示图2的HVPS的控制和驱动模块220的框图。控制和驱动模块220包括输入连接单元222、低通滤波器(LPF)224、开关(switching)控制单元226以及输出连接单元228。
LPF 224可以对脉冲宽度调制(PWM)信号进行低通滤波以便输出包含平滑的直流(DC)分量的信号，该平滑直流(DC)分量可能包括纹波效应(rippleeffect)。
开关控制单元226可以放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，并且将该高频开关信号输出到连接到变压单元230的第一侧的线圈。如果反馈了高电压输出，则开关控制单元228可以接收该高电压输出，并且控制高频开关信号使得将所述高电压输出的电平保持基本恒定。
输入连接单元222可以将从HVPS的输入单元210输入的信号与连接到变压单元230的第一侧的控制和驱动模块220的LPF 224相连接，并且可以是若干种典型连接器中的任何一种。输出连接单元228可以将连接到变压单元230的第一侧的控制和驱动模块220的开关控制单元226的输出端与连接到变压单元230的第一侧的线圈的输入端相连接，并且可以是若干种典型连接器中的任何一种。
变压单元230可以将从控制和驱动模块220输出的开关信号变压为高电压信号。
整流和倍增单元240可以对从变压单元230的第二侧输出的高电压信号进行整流和倍增，并且通过输出单元250输出图像形成装置的HVPS的DC高电压。
控制和驱动模块220可以被制造为，例如被制模为使得控制和驱动模块220的所有部件彼此绝缘，并且防止所述部件之间的异常电流流动。
LPF 224可以包括例如多个电阻器R1、R2和R3、多个电容器C1和C2、以及一个可变电阻器R4，如图6所示。在该示例配置中，可以通过对控制和驱动模块220的除了可变电阻器R4以外的所有元件制模并且调节没有被制模的可变电阻器R4的电阻值来精细地调节从变压单元230的第二侧输出的电压。
图4是图示图3的控制和驱动模块的修改的框图，其被配置为使得多个输入连接单元、多个低通滤波器(LPF)、多个开关控制单元以及多个输出连接单元被集成在一个模块中。图5是图示包括图4的控制和驱动模块的HVPS的框图，该HVPS被配置为使得在一个板上提供所述控制和驱动模块、以及与该控制和驱动模块相对应的多个变压器及多个整流器和倍增器。
控制和驱动模块220可以被修改为如图4所示的控制和驱动模块500，其被配置为使得多个输入连接单元410、412、...414，多个LPF 420、422、...424，多个开关控制单元440、442、...444，以及多个输出连接单元460、462、...464被集成到一个模块中。包括图4的控制和驱动模块500的HVPS可以被配置为使得在一个板上提供控制和驱动模块500以及与该控制和驱动模块500相对应的多个变压器512、514、...516及多个整流器和倍增器522、524、...526。
根据本总的发明构思的实施例的图像形成装置包括HVPS的控制和驱动设备，并且通过使用该控制和驱动设备来控制和驱动HVPS。也就是说，根据本总的发明构思的图像形成装置可以是能够使用所述HVPS的控制和驱动设备的任何图像形成装置。
根据本总的发明构思的实施例的电子设备包括HVPS，并且可以使用该HVPS作为电源单元。也就是说，根据本总的发明构思的电子设备可以是使用所述HVPS作为电源单元的任何电子设备。这种电子设备的一些示例可以包括前述图像形成装置、微波炉、电视、诸如液晶显示器(LCD)或等离子显示板(PDP)的各种显示装置中的任何一个、电热器、家用电子产品等。
如上所述，通过作为模块来安装连接到HVPS的变压单元的第一侧的控制和驱动单元以便将要连接到所述第一侧的组件标准化，可以减少所需制模材料的量。与传统方法中不同，可以通过不将可变电阻器制模来精细地调节输出电压。如果希望的话，通过不将连接到第一侧的模块制模，可以进一步减少成本。
可以自由地设计连接到变压单元的第二侧的电路，并且可以通过作为模块来安装连接到变压单元的第一侧的控制和驱动单元来自由地选择连接到第二侧的电路和连接到第一侧的电路之间的距离和接触方法。由于所述控制和驱动单元是模块，因此该控制和驱动单元可以用于多种模型(model)，例如定制集成电路(IC)、而与各种印刷电路板(PCB)的不同形状和输出规格无关。
尽管已经示出和描述了本总的发明构思的几个实施例，但是本领域技术人员将认识到，可以在这些实施例中进行各种改变而不脱离本总的发明构思的原理和精神，本总的发明构思的范围在所附权利要求及其等同物中限定。

Claims (12)

1.一种图像形成装置的高电压电源HVPS的控制和驱动设备，该控制和驱动设备控制和驱动变压器以及整流和倍增单元，包括：
控制和驱动电路单元，连接到变压器的第一侧，并且包含：
低通滤波器LPF，其对脉冲宽度调制PWM信号进行低通滤波，和
开关控制单元，其放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；
输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及
输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端相连接，
其中，控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中，
其中，所述模块是配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块，
其中，当LPF包括电阻器、电容器和可变电阻器时，通过将除了可变电阻器以外的元件制模并且调节未被制模的可变电阻器的电阻值，所述控制和驱动模块精细地调节从变压器的第二侧输出的电压。
2.如权利要求1所述的控制和驱动设备，其中，多个连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元、多个输入连接单元以及多个输出连接单元被集成到一个模块中。
3.如权利要求1所述的控制和驱动设备，其中，所述模块被形成为使得控制和驱动设备的组件彼此绝缘。
4.一种图像形成装置，包括：
图像形成装置的高电压电源HVPS的控制和驱动设备，该控制和驱动设备控制和驱动变压器以及整流和倍增单元，包括：
控制和驱动电路单元，连接到变压器的第一侧，并且包含：
低通滤波器LPF，其对脉冲宽度调制PWM信号进行低通滤波，和
开关控制单元，其放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；
输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及
输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端相连接，
其中，控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中，
其中，所述模块是配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块，
其中，当LPF包括电阻器、电容器和可变电阻器时，通过将除了可变电阻器以外的元件制模并且调节未被制模的可变电阻器的电阻值，所述控制和驱动模块精细地调节从变压器的第二侧输出的电压。
5.如权利要求4所述的图像形成装置，其中，多个连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元、多个输入连接单元以及多个输出连接单元被集成到一个模块中。
6.一种图像形成装置的HVPS，该HVPS包括：
控制和驱动模块，其包括：
控制和驱动电路单元，连接到变压器的第一侧，并且包含：
LPF，其对PWM信号进行低通滤波，以及开关控制单元，该开关控制单元放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；
输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及
输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端相连接，其中控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中，其中，所述模块是配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块；
其中，所述变压器将从控制和驱动模块输出的开关信号变压为高电压信号；以及
整流和倍增单元对从变压器的第二侧输出的高电压信号进行整流和倍增，并且输出该HVPS的直流DC高电压，
其中，当LPF包括电阻器、电容器和可变电阻器时，通过将除了可变电阻器以外的元件制模并且调节未被制模的可变电阻器的电阻值，所述控制和驱动模块精细地调节从变压器的第二侧输出的电压。
7.如权利要求6所述的HVPS，其中，所述控制和驱动模块被形成为使得该控制和驱动模块的组件彼此绝缘。
8.一种电子设备，包括：
HVPS，其包括：
控制和驱动模块，其包括：
控制和驱动电路单元，连接到变压器的第一侧，并且包含：
LPF，对PWM信号进行低通滤波，和
开关控制单元，该开关控制单元放大低通滤波后的信号，通过接收该放大的信号作为驱动电压来产生高频开关信号，将该高频开关信号输出到连接到变压器的第一侧的线圈，并且通过接收反馈的高电压输出来控制该高电压输出；
输入连接单元，用于将HVPS的外部输入与连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元相连接；以及
输出连接单元，用于将连接到变压器的第一侧的控制和驱动电路单元的输出端与连接到变压器的第一侧的线圈的输入端相连接，其中控制和驱动电路单元、输入连接单元以及输出连接单元被集成到一个模块中，其中，所述模块是配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块；
其中，所述变压器将从控制和驱动模块输出的开关信号变压为高电压信号；以及
整流和倍增单元对从变压器的第二侧输出的高电压信号进行整流和倍增，并且输出该HVPS的直流DC高电压，
其中，当LPF包括电阻器、电容器和可变电阻器时，通过将除了可变电阻器以外的元件制模并且调节未被制模的可变电阻器的电阻值，所述控制和驱动模块精细地调节从变压器的第二侧输出的电压。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中，所述控制和驱动模块被形成为使得该控制和驱动模块的组件彼此绝缘。
10.一种电子装置的高电压电源HVPS的控制和驱动设备，包括：
输入端，用于接收提供给HVPS的信号；
控制和驱动电路，用于控制和驱动在输入端接收的信号；以及
输出端，用于将被控制和驱动的信号输出到HVPS的变压器，
其中，输入端、控制和驱动电路以及输出端被集成到一个物理模块中，
其中，所述模块是配置为附接到多种类型的HVPS的可拆卸模块，
其中，控制和驱动电路连接到变压器的第一侧并且包含用于对在输入端接收的脉冲宽度调制信号进行低通滤波的低通滤波器LPF，
其中，当LPF包括电阻器、电容器和可变电阻器时，通过将除了可变电阻器以外的元件制模并且调节未被制模的可变电阻器的电阻值，所述控制和驱动模块精细地调节从变压器的第二侧输出的电压。
11.如权利要求10所述的控制和驱动设备，其中，所述控制和驱动电路包括：
开关控制单元，用于放大在输入端接收的信号，产生高频开关信号，并且将该高频开关信号输出到变压器。
12.如权利要求11所述的控制和驱动设备，其中，开关控制单元从变压器接收高电压输出反馈，并且根据该高电压输出反馈来控制所述高频开关信号。
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