CN1953309A - 高压电源及其高压功率的控制方法 - Google Patents

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Abstract

高压电源及其高压功率的控制方法。高压电源包括：高压产生部件，用于产生高压；脉宽调制(PWM)产生部件，用于根据输出控制值产生脉宽调制信号，并且当PWM产生部件接收到具有所述输出控制值的高压输出设置信号以指示将要产生高压时，利用所产生的脉宽调制信号来控制高压产生部件产生高压。因此，可以自动输出所需的高压而不需要离线设置。另外，尽管电压设置和/或输出负载是变化的，但可以对变化后的电压设置和输出负载进行补偿，以便利用具有不同负载和功率需求的各种设备输出恒定的高压输出。

Description

高压电源及其高压功率的控制方法
技术领域
本发明涉及高压电源及其高压功率的控制方法。特别是，本发明涉及一种能够根据高压输出设置信号与输出负载无关地产生高压功率的高压电源及其高压控制方法。
背景技术
通常，高压电源被用于向诸如激光打印机和/或传真机等需要数千伏(KV)高压直流电源的电子设备供应电源。所述高压电源将直流电流转换为交流电流(AC)，并对所述高压交流电流进行整流以便将该高压交流电流转换为高压直流电流。通常，所述高压电源包括用于将直流电流转换为交流电流的变压器。
图1的框图示出了包括传统高压电源100的成像装置。
参看图1，所述成像装置包括引擎控制器10、显影设备50和传统的高压电源100。
引擎控制器10控制高压电源100产生将被提供给显影设备50的高压功率。特别是，只有在需要输出所述高压功率时，引擎控制器10才提供作为“High/Low”信号的逻辑电平高信号和交流电源(HVPS)控制信号到高压电源100。引擎控制器10根据高压电源100的当前值输出具有一定占空比的脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)。
根据显影设备50所需要的高压功率使用多个脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)，还根据所述多个脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)请求高压电源100的多个高压电源。因此，从高压电源100的多个高压电源中输出多个高压输出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)。
由于所述脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)是从引擎控制器10提供的，所以，通过开关的通/断，高压电源100能够产生数百到数千伏的高压功率。高压电源100向显影设备50输出所产生的高压输出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)。
为了输出所述多个高压输出(HV output 1、HV output 2、...、HV output n)，引擎控制器10产生多个脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)。产生该多个脉宽调制信号(PWM1、PWM2、...、PWMn)的结果是使引擎控制器10的负担极重。
因此，如果连接到传统高压电源100或者诸如显影设备50的其它输出负载上的成像装置发生了改变，那么，所述高压输出也会被改变。因此，需要对所述高压输出(HV out1、HV out2、...HV outn)进行再调谐，以便输出恒定的高压输出。所述高压输出根据输出负载而变化。
在离线设置状态下使用可变电阻设置该传统高压电源100的高压输出，然后其安装到成像装置上，以便确定是否输出具有所述设定值的高压输出。一旦完成该处理，就能制造该传统的电源电压100。因此，制造该传统电源电压100既耗费时间又非常复杂。
发明内容
本发明提供一种高压电源，它能够减轻所述引擎控制器的负担并且当输出负载发生变化时不需要进行再调谐就能够控制恒定的高压。本发明还提供一种高压电源控制方法。
本发明的附加方面部分的可从下面的描述中看到，部分的可以通过下面的描述中明显看出，或者通过本发明的实践学习到。
本发明的前述和/或其它方面是通过提供一种高压电源实现的，其包括：高压产生部件，用于产生高压；和脉宽调制产生部件，用于根据输出控制值产生脉宽调制信号，以及当该脉宽调制产生部件接收到具有所述输出控制值的高压输出设置信号以指示将要产生所述高压时，使用所产生的脉宽调制信号来控制所述高压产生部件产生所述高压。
所述高压输出设置信号是以串行通信方式接收的。
所述高压产生部件可以包括：高压转换部件，用于使用所述脉宽调制信号将输入直流功率提升为高压交流功率；和高压整流平滑部件，用于对经过提升的高压交流功率进行整流，以输出高压直流功率。
本发明的前述和/或其它方面可以通过提供一种产生高压输出电源的高压电源来实现，所述高压电源包括：脉冲控制单元，用于接收一个或多个电压指示符信号和根据所接收的一个或多个电压指示符信号产生具有可调节预定占空比的电压控制信号；和高压转换部件，用于接收作为第一输入的所述电压控制信号和作为第二输入的高压输出功率的反馈部分，并根据所述电压控制信号的预定占空比和所述高压输出功率的反馈部分的电平产生所述高压输出功率。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供一种高压电源的高压电源控制方法来实现，该方法包括根据为驱动输出设备而产生的高压输出包括输出控制值的高压输出设置信号；和根据所接收的输出控制值产生脉宽调制信号并使用所产生的脉宽调制信号产生所述高压。
所述高压的产生可以包括使用所述脉宽调制信号将输入直流功率提升为高压交流功率；和整流经过提升的高压交流功率以便输出高压直流功率。
本发明的前述和/或其它方面可以通过提供一种成像装置来实现，该成像装置包括：引擎控制器，用于输出包括输出控制值的高压输出设置信号以表示将要产生高压；和高压电源，用于以串行通信方式接收所述高压输出设置信号，根据所述输出控制值产生脉宽调制信号，并使用该脉宽调制信号产生所述高压。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供一种成像装置来实现，该成像装置包括：用于产生高压输出功率的高压电源，包括：脉冲控制单元，用于接收一个或多个电压指示符信号并根据所接收的一个或多个电压指示符信号产生具有可调节预定占空比的电压控制信号；和高压转换部件，用于接收作为第一输入的所述电压控制信号和作为第二输入的所述高压功率输出的反馈部分，并根据所述电压控制信号的预定占空比和所述高压功率的反馈部分的电平产生所述高压输出功率。
附图说明
通过参考附图对本发明某些实施例的描述，本发明的上述方面将会变得更加清楚，其中：
图1的框图示出了包括传统高压电源的成像装置；
图2的框图示出了根据本发明实施例的包括高压电源的成像装置；和
图3的流程示出了根据本发明实施例的高压电源的高压功率控制方法。
具体实施方式
下面将参照示出了本发明的例子的附图描述本发明，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的元件。为解释本发明，下面参照附图说明本发明的
实施例。
图2的框图示出了根据本发明实施例的包括高压电源200的成像装置。
高压电源200包括用于独立于施加给它的输出负载产生高压功率的脉宽调制(PWM)产生部件210。高压电源200以串行通信的方式从引擎控制器20接收高压输出设置信号(图2所示的“设置信号”)。该高压输出设置信号被接收从而指出显影设备50(或其它输出负载)将要使用所述高压功率输出。通过根据所接收高压输出设置信号而产生的脉宽调制信号，高压电源200被接通/关断，以便产生所述高压电源。
参看图2，所述成像装置包括引擎控制器20、显影设备50和高压电源200。
引擎控制器20控制高压电源200向显影设备50提供作为“High/Low”信号的高压功率。特别是，当需要将所述高压功率输出给显影设备50时，引擎控制器20将逻辑电平高信号和高压电源(HVPS)控制信号提供给高压电源200。例如，当不需要将所述高压功率输出给显影设备50时，引擎控制器20可以输出逻辑电平低信号作为所述“High/Low”信号和/或可以不输出HVPS控制信号。
引擎控制器20根据将被提供给显影设备50的所述高压功率而将所述高压输出设置信号(“设置信号”)以串行通信的方式施加到高压电源200。所述高压输出设置信号包括根据将被提供给显影设备50的所述高压功率的输出控制值。所述串行通信可以包括RS232C、RS422和12C通信协议。
高压电源200产生将被提供给显影设备50的所述高压功率并包括PWM产生部件210和高压产生部件220。
PWM产生部件210根据由引擎控制器20以串行通信方式施加的高压输出设置信号而产生脉宽调制信号PWM1、PWM2和PWM3。PWM产生部件210根据脉宽调制信号PWM1、PWM2和PWM3中的一个控制高压产生部件220产生所述高压功率。
高压产生部件220包括用于根据脉宽调制信号PWM1、PWM2和PWM3中的一个产生所述高压功率的模拟电路。特别是，高压产生部件220也包括输入直流功率(Vcc)端、高压转换部件230、高压整流平滑部件240、比较器U1、晶体管Q1和输出端(图2中的“输出”)。
高压转换部件230将从输入直流电源(Vcc)端施加的直流电源Vcc提升为数百到数千伏的交流电源。高压转换部件230具有变压器输入侧的线圈Np和Nb，并具有该变压器输出侧的线圈Ns。将线圈Np的输入侧连接到施加所述直流电源的输入直流电源(Vcc)端，而线圈Np的输出端被连接到晶体管Q1的集电极。线圈Nb的第一端被连接到晶体管Q1的基极，将其第二端连接到比较器U1的输出端。特别是，高压转换部件230将根据晶体管Q1的转换施加到变压器上的直流电源变换成高压，从而在线圈Ns处将高压引到变压器的输出侧。
高压整流平滑部件240将从高压转换部件230输出的高压交流功率整流和平滑成高压直流功率。高压整流平滑部件240输出高压电源输出HV putout1、HV output 2和HV output 3，qi通过经过所述输出端的整流和平滑而恒定。高压整流和平滑部件240包括具有电容器C1、C2和C3、二极管D1和D2以及电阻R1的背压(back pressure)整流电路。电容器C2、二极管D1、电容器C3和电阻R1被正向并与线圈Ns的接地侧并联连接。
比较器U1包括具有正(+)输入端和负(-)输入端的运算放大器。比较器U1经过正输入端(+)接收PWM产生部件210输出的脉宽调制信号(即，脉宽调制信号PWM1、PWM2和PWM3中的一个)并经过负输入端(-)接收从高压整流平滑部件240输出的高压电源的部分反馈，以便将脉宽调制信号与反馈给它的部分高压电源输出进行比较。比较器U1的输出端被连接到线圈Nb的第二端。比较器U1将所述脉宽调制信号与反馈给它的部分高压电源输出进行比较以产生比较器输出功率。所产生的比较器输出功率用于驱动晶体管Q1。所述反馈使得比较器U1能够驱动晶体管Q1以根据从引擎控制器20接收的控制输出值调节流经所述变压器输入侧的直流功率，从而使所述高压直流功率保持恒定。
晶体管Q1根据比较器U1的比较器输出功率而导通和截止。利用该切换在所述晶体管Q1的集电极中产生高频切换功率。高压转换部件230使从线圈Np产生的功率提升，以便产生大于数千伏的高压切换功率。
在本实施例中，作为例子，使用了三个脉宽调制信号PWM1、PWM2和PWM3，但是应当理解，也可以使用其它数量和/或配置的脉宽调制信号。脉宽调制信号的数量可以根据诸如成像装置或显影设备50的输出负载而变化。
图3的流程示出了根据本发明实施例的高压电源的高压功率控制方法。图3所示的控制方法可以被应用到图2所示的高压电源200上。因此，为示出的目的，下面将参照图2说明图3所示的控制方法。
参看图3，PWM产生部件210确定是否从引擎控制器20接收到了所述高压输出设置信号(操作S300)。所述高压输出设置信号设置将被高压产生部件220产生的高压功率输出。当所述功率被施加到引擎控制器20或当显影设备50或者输出负载被替换时，引擎控制器20将所述高压输出设置信号施加到PWM产生部件210。
如果确定接收到了所述高压输出设置信号，那么，PWM产生部件210根据该高压输出设置信号而产生所述脉宽调制信号(例如，PWM1、PWM2和PWM3)(操作S310)。
然后，高压转换部件230将由输入直流功率(Vcc)端提供的直流功率提升为高压交流功率(操作S320)。然后，高压整流平滑部件240对由高压转换部件230提升的所述高压交流功率进行整流以产生所述高压直流输出功率并将所产生的高压直流功率反馈给比较器U1(操作S330)。
比较器U1将所述反馈输出功率与由PWM产生部件210产生的脉宽调制信号进行比较(操作S340)。所述反馈输出功率使得比较器U1能够调节晶体管Q1的驱动，从而使所述高压直流功率可以被调节并保持在恒定电平。因此，即使当输出负载变化时，使用比较器U1，反馈使能恒定的高压输。
根据比较器U1的比较结果，高压产生部件220产生和输出所述高压功率(操作S350)。特别是，比较器U1将所述脉宽调制信号与所述反馈输出功率比较以产生所述比较器输出功率，以及晶体管Q1根据比较器U1的比较器输出功率导通和截止。高压转换部件230将由输入直流电源(Vcc)端根据晶体管Q1的开关所提供的直流功率变换为将在线圈Ns的输出侧处引入的高压交流功率。高压整流平滑部件240将所引入的高压交流功率整流和平滑成高压直流电源，以便经过输出端输出恒定的高压输出。
如上所述，控制根据本发明各实施例的高压电源以产生高压功率，从而可以使从引擎控制器接收的信号和值在数量方面较小，并可以执行分散的控制。因此，可以减少该引擎控制器的负担。可以独立于输出负载对所述高压电源进行控制。
另外，根据本发明的各实施例，在需要时，可以不必离线设置而自动输出高压输出，即使是当电压设置和/或输出负载变化时，也能够使用反馈对变化后的电压设置和/或输出负载进行补偿，以便输出恒定的高压输出。因此，根据本发明各实施例的高压电源能够被用于具有不同负载和电源需求的各种不同的设备。
尽管已经描述了本发明的少数几个实施例，但是，对于本领域普通技术人员来讲很明显，在不脱离本发明的原理和精神以及所附权利要求及其等效物所定义的范围的前提下，可以对这些实施例做出改变。

Claims (19)

1.一种高压电源，包括：
高压产生部件，用于产生高压；和
脉宽调制产生部件，用于根据输出控制值产生脉宽调制信号，以及当该脉宽调制产生部件接收到具有所述输出控制值的高压输出设置信号以指示将要产生所述高压时，使用所产生的脉宽调制信号来控制所述高压产生部件产生所述高压。
2.根据权利要求1所述的高压电源，其中，所述高压输出设置信号是以串行通信方式接收的。
3.根据权利要求1所述的高压电源，其中，所述高压产生部件包括：
高压转换部件，用于使用所述脉宽调制信号将输入直流功率提升为高压交流功率；和
高压整流平滑部件，用于对经过提升的高压交流功率进行整流，以输出高压直流功率。
4.根据权利要求1所述的高压电源，还包括：
比较单元，用于形成反馈回路，以便当所述高压电源的输出负载改变时，将所述高压产生部件的输出与所述脉冲调制信号进行比较，从而将所述高压输出调节为恒定。
5.根据权利要求4所述的高压电源，其中，所述高压产生部件包括：
具有输入侧和输出侧的变压器；
直流输入端，用于向所述变压器的输入侧提供直流电压；
开关单元，连接到与所述直流输入端相对的该变压器的所述输入侧，用于接通和关断，以便当该开关单元接通时，将所述直流电压提供给所述变压器的所述输入侧，而在变压器的输出侧引入高压交流电流；和
整流单元，用于将所述高压交流电流整流为高压直流，以做为由所述高压产生部件输出的高压。
6.根据权利要求5所述的高压电源，其中，所述开关单元包括晶体管，其集电极端连接到所述变压器的输入侧，其基极端连接到所述比较单元，而其发射极端连接到地。
7.根据权利要求5所述的高压电源，其中，所述比较单元包括比较器，该比较器具有从所述整流单元接收所述高压直流的第一输入端、从所述脉宽调制部件接收所述脉冲调制信号并输出比较电源信号以便控制所述开关单元调节流经所述变压器的电流的第二输入端。
8.根据权利要求6所述的高压电源，其中，所述整流单元包括反整流平滑部件。
9.一种用于产生高压输出功率的高压电源，包括：
脉冲控制单元，用于接收一个或多个电压指示符信号和根据所接收的一个或多个电压指示符信号产生具有可调节预定占空比的电压控制信号；和
高压转换部件，用于接收作为第一输入的所述电压控制信号和作为第二输入的高压输出功率的反馈部分，并根据所述电压控制信号的预定占空比和所述高压输出功率的反馈部分的电平产生所述高压输出功率。
10.一种高压电源的高压功率控制方法，包括：
根据为驱动输出设备而产生的高压输出包括输出控制值的高压输出设置信号；和
根据所接收的输出控制值产生脉宽调制信号并使用所产生的脉宽调制信号产生所述高压。
11.根据权利要求10所述的高压电源控制方法，其中，所述高压输出设话信号是以串行通信方式接收的。
12.根据权利要求10所述的高压电源控制方法，其中，产生所述高压包括：
使用所述脉宽调制信号将输入直流功率提升为高压交流功率；和
整流经过提升的高压交流功率以便输出高压直流功率。
13.根据权利要求10所述的高压电源控制方法，还包括：
当所述高压电源的输出负载发生变化时，将所述高压电源的输出与所述脉冲调制信号进行比较，以便将所述高压输出调节为恒定。
14.根据权利要求13所述的高压电源，其中，使用所述脉宽调制信号产生所述高压包括：
在变压器的输入侧接收直流电压；
接通和关断通过所述变压器输入侧的直流电压，从而当所述直流电压被转换到流经所述变压器的输入侧时，在该变压器的输出侧引入一高压交流电流；和
将所述高压交流整流为高压直流以作为所述高压输出。
15.一种成像装置，包括：
引擎控制器，用于输出包括输出控制值的高压输出设置信号以表示将要产生高压；和
高压电源，用于以串行通信方式接收所述高压输出设置信号，根据所述输出控制值产生脉宽调制信号，并使用该脉宽调制信号产生所述高压。
16.根据权利要求15所述的成像装置，还包括：
显影设备，用于从所述高压电源接收所述高压。
17.根据权利要求15所述的成像装置，其中，所述高压电源包括：
高压产生部件，用于产生所述高压；
脉宽调制产生部件，用于根据所述输出控制值产生所述脉宽调制信号和使用所产生的脉宽调制信号控制所述高压产生部件产生所述高压；和
形成反馈回路的比较单元，用于当所述高压电源的输出负载发生变化时，将所述高压产生部件的输出和所述脉宽调制信号进行比较，以便将所述高压输出调节为恒定。
18.一种成像装置，包括：
用于产生高压输出功率的高压电源，包括：
脉冲控制单元，用于接收一个或多个电压指示符信号并根据所接收的一个或多个电压指示符信号产生具有可调节预定占空比的电压控制信号；和
高压转换部件，用于接收作为第一输入的所述电压控制信号和作为第二输入的所述高压功率输出的反馈部分，并根据所述电压控制信号的预定占空比和所述高压功率的反馈部分的电平产生所述高压输出功率。
19.根据权利要求18所述的成像装置，还包括：
引擎控制器，用于向所述高压电源提供一个或多个电压指示符信号。
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