CN102279536B - 控制异常负载的高压电源 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制异常负载的高压电源，其包括高压电源处理器，用于放大所提供的直流DC电源，并且输出放大后的DC电源；变压/整流器，用于将DC电源转换成高压电源，并且对高压电源进行整流；负载检测器，用于将从负载输出的负载电压与预定参考电压相比较，并且输出比较电压以检测负载的异常负载；和高压控制器，用于将芯片启动信号提供给高压电源处理器，以便在从负载检测器输出的比较电压小于预定参考值时中断高压电源处理器，其中预定参考值是对应于负载的最小负载来设定的。因此，通过根据异常负载中断高压的输出，从而防止用户和成像装置的外部部件遭受电击和损坏。
Description
本申请是申请日为2006年9月29日、申请号为200610131737.2、发明名称为“控制异常负载的高压电源”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本总发明概念涉及一种用于控制异常负载的高压电源，更具体地来说，涉及一种诸如激光打印机或激光多功能设备等的成像装置中的具有形成于单个芯片中的放大电路的高压电源，其在通过人体电阻或地线(GND)将异常负载施加到输出端时，使用负载检测传感器来检测输出端处的异常负载，并且通过切断单片放大电路来中断高压的输出操作。
背景技术
通常来说，高压电源从开关模式电源(SMPS)和主板接收5V或24V的输入电压，并且响应引擎控制器的高/低信号或脉宽调制信号生成高压，以便在转录处理期间形成图像。此外，高压电源在接收24V电压作为输入电压时，通过使用变压器来生成成白上千伏范围内的高压V。
图1是示出了传统高压电源的电路图。
参见图1，传统高压电源包括控制器110、输入单元120、放大器(OP-AMP)单元130、变压器140、整流器150、和输出单元160。
控制器110将PWM占空信号或ON/OFF信号提供给输入单元120，以便输出高功率信号(high power signal)。输入单元120一旦接收到ON信号就通过接通晶体管TR1，使用具有电阻器R1和电容器C1的低通滤波器将所提供的功率信号转换成DC电平信号，并且将DC电平信号与参考信号一起输出到放大器单元130。
放大器单元130包括OP放大器和电阻器R2和R3，并且生成到变压器140的输入信号，以便控制输出电压的电平。变压器140根据来自输入单元120的信号接通驱动晶体管(TR2)。变压器140控制驱动晶体管TR2的基极电流以便在变压器的输入端处控制振荡电路的输出电平和时间常数，并且在变压器的输出端处生成AC型电压。
整流器150从变压器140的输出端接收AC型电压并生成DC型电压，而且通过输出单元160输出DC型电压。这里，通过连接到输出单元150的输出端的负载170来消耗电力，并且在将电流输入输出单元160之前，通过反馈单元180将整流器150与输出单元160之间流动的一部分电流反馈给放大器单元130。
如上所述，通过将墨粉传送到具有高压电源的成像装置中，将高压用于形成图像，并且将显影单元的墨辊当作负载。因此，如果负载(即，显影单元)未包含在成像装置中，就不必生成高压。高压的生成会导致在诸如将显影单元从成像装置中取出时等的异常情况下的严重的安全问题。
也就是说，当用户打开成像装置的外壳以便从成像装置中取出显影单元时，用户会接触到高压终端。因此，在打开外壳时就必须中断输入电压。如果用户在外壳打开开关故障时或在异常情况下从成像装置中取出显影单元，用户则会通过裸露的高压终端而受到电击。
根据高压电源的安全标准，人体电阻被定义为2KΩ，并且在输出高压时被提供在输出端，而且防止其流动电流超过2mA。但是，如果在异常情况下输出高压被短路到地线(GND)，则其将损坏电路。因此，要求一种安全设备来防止输出端被短路到地线或人体电阻时的高压。
发明内容
本总发明概念一方面提供一种诸如激光打印机或激光多功能设备等的成像装置中的具有形成于单片中的放大电路的高压电源，其在通过人体电阻或地线(GND)将异常负载施加到输出端时，使用负载检测传感器在来检测输出端的异常负载，并且通过切断单片中形成的放大电路来中断或控制高压的输出。
将在以下描述中阐述本总发明概念的其它方面和优势的一部分，并且一部分根据描述将变得显而易见，或者可以通过总发明概念的实践来了解一部分。
通过提供一种用于控制异常电压的高压电源可以实现本发明概念的以上和/或其它方面，其中所述高压电源包括：高压电源处理器，用于放大所提供的DC电源并且输出放大后的DC电源；变压/整流器，用于将DC电源转换成高压电源，并且对高压电源进行整流；负载检测器，用于将从负载输出的负载电压与预定参考电压相比较，并且输出表示异常负载的检测的比较电压；和高压控制器，用于将芯片启动信号提供给高压电源处理器，以便在从负载检测器输出的比较电压小于预定参考值时中断或控制高压电源处理器，其中所述预定参考值是对应于负载的最小值来设定的。
高压电源处理器可以是单片芯片中形成的非存储器集成电路。
负载检测器可以包括用于比较负载电压和预定参考电压的比较器。
在由于比较电压大于预定参考值而检测到正常电压输出状态时，高压控制器可以将低电平的芯片启动信号提供给高压电源处理器，并且在负载检测器检测到小于预定参考值的负载电压时，高压控制器可以将低电平的芯片启动信号转换或改变成高电平的芯片启动信号，并且可以将高电平的芯片启动信号提供给高压电源处理器。
高电压电源处理器可以包括：PWM接口，用于接收来自高压控制器的脉宽调制(PWM)信号；程序接口，用于与高压控制器中的集成芯片(IC)通信；程序存储器，用于存储确定高压电源处理器中处理的每个输出信道的输出的程序；振荡器，用于生成频率信号以便操作高压电源处理器；电源重启单元，用于重启电源；模数转换器，用于接收模拟信号并且将模拟信号转换成数字信号；和数字调节器，用于比较从PWM接口输入的信号和从模数转换器输入的数字信号，并且输出比较结果。
程序接口可以执行与外部设备的串行外围接口(SPI)通信。
也可以通过提供一种高压电源来实现本发明概念的以上和/或其它方面，其中所述高压电源包括：高压电源处理器，用于放大所提供的DC电源，并且输出放大后的DC电源；变压/整流器，用于将DC电源转换成高压电源，并且对转换后的高压电源进行整流；负载检测器，用于将从负载输出的负载电压与预定参考电压相比较，并且输出表示异常负载的检测的比较电压；高压控制器，用于将比较电压与预定参考值相比较，并且根据其比较结果输出高电平或第二电平的第一控制信号；和负载控制选择单元，用于接收从负载检测器提供的比较电压信号和从高压控制器提供的第一控制信号，并且将第二控制信号提供给高压电源处理器以便中断高压电源处理器。
第二控制信号可以是高电平的芯片启动信号。
当检测到正常操作状态时，通过从高压控制器接收低电平的芯片启动信号来操作高压电源处理器。
负载控制选择单元可以包括：比较器，用于比较从负载检测器提供的比较电压和预定参考值，并且输出比较结果；放大器，用于放大比较结果；和NAND电路，用于接收放大后的比较结果和第一控制信号，并且在接收到的信号之一是低电平时输出高电平的第二控制信号。
也可以通过提供一种成像装置来实现本发明概念的以上和/或其它方面，其中所述成像装置包括：主体；负载，可拆卸地安装在主体中；和高压电源，用于将高压提供给安装在主体中的负载，从供有高压的负载中检测正常负载和异常负载，并且根据检测到的正常或异常负载来控制将提供给负载的高压。
也可以通过提供一种成像装置来实现本发明概念的以上和/或其它方面，其中所述成像装置包括：主体；负载，可拆卸地安装在主体中；和高压电源，用于将高压提供给安装在主体中的负载；并且所述成像装置具有反馈单元，用于检测将提供给负载的高压，以便输出反馈信号；和负载检测器，用于从供有高压的负载中检测正常负载和异常负载，以便输出负载检测信号，并且根据反馈信号和负载检测信号控制提供给负载的高压。
附图说明
通过参照附图描述本总发明概念的某些实施例，本总发明概念的以上方面和特征将变得更加清楚，其中：
图1是示出了传统高压电源的电路图；
图2是示出了根据本总发明概念的实施例的高压电源的电路图；和
图3是示出了根据本总发明概念的实施例的高压电源的电路图。
具体实施方式
现在将具体描述本总发明概念的实施例，在附图中图解说明了所述实施例的示例，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。下面通过参考附图来描述实施例，以便解释本总发明概念。
根据本总发明概念的实施例，如果输出端存在负载，并且在将电压(例如，DC型高压)输入到负载时电流流过负载，则生成负载检测电势并通过连接到负载的负载检测器来对其进行检测，并且将所述负载检测电势提供给高压电源中的高压控制器的模数转换器(ADC)部分。这里，高压输出端的负载的值大于几个MΩ的最小值。这样，根据本实施例的高压电源设定对应于负载的最小值的电压电平的参考值，将所述参考值与负载检测电势相比较，并且在负载检测电势小于参考值时中断高压的输出。
图2是根据本总发明概念的实施例的高压电源的示意性电路图。可以将所述高压电源用于成像装置中以将多个高压提供给包括显影单元的成像装置的各种部件，从而提供墨粉以便显影光敏单元的潜像以形成墨粉图像。
根据本实施例的高压电源包括高压电源专用集成电路(HVPS ASIC)210、变压/整流器220、高压电源(HVPS)控制器230、输出单元160、负载170、反馈单元180、和负载检测器240。
HVPS ASIC 210不是通用型集成电路(IC)，即，门电路(gate)或OP amp。HVPS ASIC 210可以是非存储器集成电路(IC)，其被设计用于根据本实施例控制高压电源输出。HVPS ASIC 210放大从HVPS控制器230提供的DC电源，例如，24V，并且通过变压/整流器220将放大后的DC电源输出给输出单元。
变压/整流器230将24V的放大后的DC电源转换成高压AC电源，并且对高压AC电源进行整流，以便通过输出单元160将高压DC电源输出到负载170。
HVPS控制器230使用负载检测器240来检测负载170的电压电平。如果负载170的电压电平低于预定参考值，HVPS控制器230则将芯片启动信号从低电平转换或改变成高电平，并且将高电平的芯片启动信号提供给HVPSASIC 210，以便中断或控制HVPS ASIC 210。也就是说，HVPS控制器230控制HVPS ASIC 210不要输出像放大后的DC电源一样的电压，从而控制高压AC电源和高压DC电源。
负载检测器240比较从负载170输出的负载电压和预定参考电压，并且将比较电压作为比较结果提供给HVPS控制器230。通过HVPS控制器230的模数转换器(ADC)部分将比较电压作为数字型电压数据来提供，并且HVPS控制器230确定电压数据是否小于预定参考值。
负载检测器240包括第一比较器(COMP1)，用于将负载电压与预定参考电压相比较。也就是说，通过两个电阻器R10和R11将第一比较器(COMP1)的第一输入端12连接到变压/整流器220，并且将电容器C7的一端连接到两个电阻器R10和R11之间的接点，并且将电容器C7的另一端并行连接到地线(GND)。此外，将电容器C7与地线之间的接点连接到负载170。将电容器C5、串行连接的两个电阻器R8和R9、和电容器C6并行连接在用于连接两个电阻器R10和R11以及变压/整流器220的线路与用于连接电容器C7和负载170的线路之间。此外，将电阻器R12和电容器C8并行连接在第一比较器(COMP1)的第二输入端13与输出端14之间。通过电阻器R13将第一比较器COMP1的输出端14连接到HVPS控制器230，并且将电容器C9并行连接在地线与用于连接电阻器R3和HVPS控制器230的线路之间。
在根据本实施例的高压电源中，在负载170是正常负载时，HVPS控制器230根据第一比较器(COMP1)的第一输出信号将低电平的芯片启动信号提供给HVPS ASIC 210，从而HVPS ASIC 210输出高压电源。但是，如果负载检测器240检测到低于预定参考值的负载电压，HVPS控制器230则根据第一比较器(COMP1)的第二输出信号将低电平的芯片启动信号转换或改变成高电平的芯片启动信号，并且将高电平的芯片启动信号提供给HVPS ASIC 210，从而响应高电平的芯片启动信号中断HVPS ASIC 210。
HVPS ASIC 210包括PWM接口211、程序接口212、程序存储器(P2ROM)213、振荡器(OSC)214、电源重启单元(POR：通电重启power onreset)215、数字调节器216、和模数转换器(ADC)217。
PWM接口211接收从HVPS控制器230提供的脉宽调制(PWM)信号作为输入信号，处理所述输入信号，并且使用调节器将处理信号作为目标输出输出给相应部件。当通过PWN接口211将多个PWM信号提供给HVPS ASIC210时，生成多个目标输出以控制相应的数字调节器216，从而控制成像装置的相应部件。
程序接口212是与外围集成电路(IC)通信的串行外围接口(SPI)。也就是说，程序接口212执行与HVPS控制器230的其它IC的通信。
程序存储器(P2ROM)213存储确定每个输出信道的输出的程序。例如，如果控制HVPS控制器230输出PWM信号A，并且控制HVPS ASIC 210输出‘1000’的输出电压，则通过程序生成设定值，并且将设定值加载到程序存储器213。
振荡器214通过振荡生成频率信号以操作HVPS ASIC 210，并且电源重启单元(POR)215重启电源，其中HVPS ASIC210是具有外围IC的单片IC。
数字调节器216比较从PWM接口211输入的信号和从相应ADC 217输入的数字信号，并且根据其比较结果控制到相应部件的输出。
ADC 217接收模拟信号，并且将接收到的模拟信号转换成数字信号。
根据本实施例的高压电源包括多个连接到PWM接口211的ADC 217和数字调节器216。将变压/整流器220连接到HVPS控制器210(例如，通过晶体管和电阻器R5连接到数字调节器216之一)。通过电阻器R6和R7将反馈单元180连接到变压/整流器220的输出端，并且通过电阻器R6和R7也将反馈单元180连接到HVPS ASIC 210。
图3是示出了根据本总发明概念的实施例的高压电源的电路图。
当负载检测器240检测到异常负载，并且HVPS控制器230发生故障或生成错误信号时，图3的高压电源自动中断HVPS ASIC 210而无需接收到HVPS控制器230的控制信号。
为了在无需接收HVPS控制器230的控制的情况下自动控制HVPS ASIC210，高压电源包括如图3所示的负载控制选择单元310。
负载控制选择单元310包括第二比较器(COMP2)、AMP和NAND电路(门电路)。第二比较器(COMP2)接收从负载检测器240输出的异常负载电压，并且将接收到的负载电压与预定参考值(Vref)相比较。如果接收到的负载电压是正常的，则第二比较器(COMP2)将高电平信号输出到NAND电路。反之，如果接收到的负载电压是异常的，则第二比较器(COMP2)将低电平信号输出到NAND电路。NAND电路也接收来自HVPS控制器230的芯片启动信号。如果所接收到的两个信号之一是低电平的，则NAND电路将高电平的芯片启动信号提供给HVPS ASIC 210。
因此，响应高电平的芯片启动信号，中断HVPS ASIC 210输出高压电源。
如果HVPS控制器230使用负载检测器240检测到异常负载，HVPS控制器230就中断如图3所示的提供给HVPS ASIC 210的24V电源，而不是将芯片启动信号提供给HVPS ASIC 210。因此，中断HVPS ASIC 210并控制输出单元160不将高压输出到负载170。
如上所述，当用户在异常情况下或在外壳打开开关发生故障时从成像装置取出显影单元时，由于高压输出端的负载低于参考值，所以高压电源通过在高压输出端检测负载的电压电平来控制HVPS ASIC不输出高压。因此，可以防止用户遭受由于用户从成像装置取出负载(例如，显影单元)时产生的高压而导致的电击。此外，由于根据本实施例的高压电源通过检测异常负载来中断高压的输出，所以即使高压输出端被地线短路，也可以保护外围部件。
如上所述，高压电源可用于具有由高压电源生成的高压供电的单元的装置中。当从所述装置取出所述单元时，高压电源控制高压以避免由于高压而导致的任何对用户的伤害。所述装置可以是成像装置，其中显影辊使用高压将墨粉提供给光敏单元的潜像。在高压电源中将显影单元看作负载。当从成像装置取出显影单元时，负载检测器240识别出负载170是异常的。也就是说，如果负载(即，显影单元)未包含在成像装置中，就不需要高压。高压的生成在诸如从成像装置中取出显影单元时等的异常情况下会导致严重的安全问题。
也就是，当用户打开成像装置的外壳从其中取出显影单元时，传感器可能未能检测到外壳的打开状态，从而没有将高压提供给对应于显影单元的高压终端，并且用户可能接触到接收高压的高压终端。因此，当打开外壳时需要中断输入电压，从而防止生成高压终端的输出电压。即使用户在外壳打开开关发生故障时或在异常情况下从成像装置中取出了显影单元，根据本实施例的高压电源也可以防止由裸露的高压终端而导致的电击。
上述实施例和优势仅仅是示例性的，并非用于限制本发明。可以将本启示应用于其它类型的装置。而且，本发明的实施例的描述旨在用于说明，并非用于限制权利要求的范围，并且多种替换、修改、和改变对本领域的技术人员来说是显而易见的。
Claims (13)
1.一种成像装置，包括：
主体；
负载，可拆卸地安装在所述主体中；和
高压电源，用于将高压提供给安装在所述主体中的所述负载，检测被提供有所述高压的所述负载的状态，其中，所述负载的状态为正常负载或异常负载，并且根据检测到的所述负载的状态来控制将提供给所述负载的所述高压，
其中，所述高压电源包括：负载检测器，用于比较从所述负载输出的负载电压与预定参考电压，并且输出比较电压来检测所述负载的状态。
2.如权利要求1所述的成像装置，还包括：
反馈单元，用于检测将提供给所述负载的所述高压，并且根据检测到的高压生成反馈信号，
其中，所述高压电源包括用于根据所述反馈信号来放大输入电压的单元，以便控制所放大的输入电压。
3.如权利要求2所述的成像装置，其中，所述高压电源在检测到的负载的状态为正常负载时输出对应于所述高压的输入电压，而在检测到的负载的状态为异常负载时中断对应于所述高压的输入电压。
4.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述高压电源在所述负载被附着到所述主体时将所述负载检测为正常负载，而在从所述主体中拆卸负载时将所述负载检测为异常负载。
5.如权利要求4所述的成像装置，其中，所述主体包括外壳，通过所述外壳，所述负载被安装到所述主体中以及从所述主体中拆卸，并且所述高压电源将所述负载检测为正常负载或异常负载而不考虑相对于所述主体的所述外壳的状态。
6.如权利要求1所述的成像装置，其中，
所述高压电源还包括：
高压电源专用集成电路HVPS ASIC单元，用于放大输入电压；和
变压/整流器单元，用于根据放大的输入电压生成所述高压，以及其中
所述HVPS ASIC单元在检测到的负载的状态为异常负载时中断所述高压的输出。
7.如权利要求6所述的成像装置，其中，
所述高压电源包括用于检测所述高压的反馈单元；和
所述HVPS ASIC单元根据检测到的高压来放大所述输入电压。
8.如权利要求6所述的成像装置，其中，在单个集成电路芯片中形成所述HVPS ASIC单元。
9.如权利要求8所述的成像装置，其中，所述HVPS ASIC单元包括用于接收对应于所述输入电压的第一信号的接口、用于接收对应于检测到的负载的状态的第二信号的串行外围接口、和根据所述第一信号和所述第二信号放大所述输入电压的调节器。
10.如权利要求6所述的成像装置，其中，在所述负载和所述HVPS ASIC单元之间放置所述负载检测器。
11.如权利要求6所述的成像装置，其中，在所述负载检测器和所述变压/整流器单元之间放置所述负载。
12.如权利要求1所述的成像装置，还包括：显影单元，其具有一个或多个部件，用于形成潜像，通过墨粉显影潜像，形成墨粉图像，其中，所述负载是所述一个或多个部件中的一个部件。
13.如权利要求12所述的成像装置，其中，所述负载是作为所述一个或多个部件之一的显影辊，用于通过墨粉显影潜像，并且所述负载检测器检测供有所述高压的显影辊的状态。
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