DE3136127C2 - Schaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromstabilisierung eines Hochspannungsgenerators - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromstabilisierung eines Hochspannungsgenerators

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Abstract

Bei einer Schaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromstabilisierung eines Hochspannungsgenerators (10) für mittels Koronaentladung arbeitende Kopiergeräte ist zur Realisierung eines automatischen Übergangs zwischen Spannungs- und Stromstabilisierung sowie zur Kurzschlußstrombegrenzung eine Vergleichsstufe (11) vorgesehen, welche eine Referenzspannung (U ↓r ↓e ↓f) mit einer von der Ausgangsspannung (U ↓A) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U ↓1) und mit einer vom Ausgangsstrom (I ↓A) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U ↓2) derart vergleicht, daß sie beim Übersteigen der Referenzspannung (U ↓r ↓e ↓f) durch die von der Ausgangsspannung (U ↓A) abgeleitete Spannung (U ↓1) oder der vom Ausgangsstrom (I ↓A) abgeleiteten Spannung (U ↓2) ein Ausgangssignal zur Steuerung einer Eingangsspannung (U ↓E) des Hochspannungsgenerators (10) im Sinne einer Stabilisierung der Ausgangsspannung (U ↓A) bzw. des Ausgangsstroms (I ↓A) liefert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromstabilisierung eines Hochspannungsgenerators nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Für mit Koronaentladung arbeitende Kopiergeräte verwendete Hochspannungsgeneratoren erzeugen einen lastabhängigen Stromfluß durch die Korona. Bei bisher verwendeten Hochspannungsgeneratoren dieser Art wird vorzugsweise die Ausgangsspannung stabilisiert, d. h., die Ausgangsspannung wird bei Laständerungen möglichst konstant gehalten. Damit ändert sich der Koronastrom proportional zu den Lastschwankungen. Versuche haben jedoch gezeigt, daß bestimmte Koronen abhängig vom Verwendungszweck im Kopiergerät einen konstanten Koronastrom benötigen.
  • So ist aus der US-PS 38 40 797 bereits eine Regelschaltungsanordnung bekanntgeworden, mit der bis zu einem vorgegebenen Stromwert eine Spannungsstabilisierung und in diesem vorgegebenen Wert eine Stromstabilisierung realisiert ist. Dabei wird auf der Ausgangsseite eines Hochspannungsgenerators jeweils eine der Ausgangsspannung bzw. dem Ausgangsstrom entsprechende Spannung abgeleitet, mit deren Hilfe über einen die Funktion eines ODER-Gatters ausübenden Differenzverstärker, dessen Ausgangssignal im Sinne eines Spannungsfolgers dem negativeren Eingangssignal folgt, eine Steuerung auf der Eingangsseite des Hochspannungsgenerators derart erfolgt, daß dessen Ausgangsspannung bzw. Ausgangsstrom stabilisiert ist.
  • Bei dieser vorbekannten Schaltungsanordnung erfolgt jedoch im Spannungs- bzw. Strom-Tastverstärker jeweils ein gesonderter Vergleich mit einer Referenzspannung, wonach die jeweilige Ausgangsspannung auf die Eingänge des als ODER-Gatter wirkenden Differenzverstärkers gegeben wird.
  • Es ist weiterhin aus der DE-OS 28 49 619 an sich bekannt, eine sog. fold-back- Kennlinie zur Begrenzung des Kurzschlußstroms zu realisieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik nach US-PS 38 40 797 eine Stabilisierungs-Schaltungsanordnung für Hochspannungsgeneratoren anzugeben, mit der mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln eine Stabilisierung sowohl der Ausgangsspannung als auch des Ausgangsstroms bei gleichzeitiger Kurzschlußstrombegrenzung möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist lediglich ein einziger Referenzkreis vorhanden, womit nicht nur eine Spannungs- und Stromstabilisierung sondern bei unter die Zener-Spannung der Zener-Diode sinkender Referenzspannung bei abfallender Ausgangsspannung eine Stromrückregelung in Form einer fold-back-Kennlinie zur Begrenzung des Kurzschlußstromes möglich ist.
  • Ausgestaltungen des vorstehend definierten Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die Figur zeigt ein Schaltbild eines Hochspannungsgenerators mit einer Regelelektronik für die Eingangsspannung dieses Hochspannungsgenerators sowie mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stabilisierungsschaltungs- Anordnung.
  • Ein in der Figur gestrichelt eingefaßter Hochspannungsgenerator 10 in Form eines selbstschwingenden Sperrwandlers erhält von einer Eingangsregelelektronik eine Eingangsspannung U&min; E und liefert eine Ausgangsspannung U A und einen Ausgangsstrom I A . Da ein derartiger selbstschwingender Sperrwandler an sich bekannt ist, werden seine Schaltungskomponenten hier nicht näher erläutert.
  • Die die Eingangsspannung U&min; E für den Hochspannungsgenerator 10 liefernde Eingangselektronik enthält einen an einer Eingangsspannung U E liegenden Spannungsregeler 12 sowie einen Transistorkreis mit einem Transistor T 1 und Widerständen R 1 und R 2, indem der Transistor T 1 in noch näher zu beschreibender Weise über einen Widerstand R 3 vom Ausgangssignal der erfindungsgemäßen Stabilisierungsschaltung angesteuert wird.
  • Die erfindungsgemäße Stabilisierungsschaltung enthält eine Vergleichsstufe 11 in Form eines Operationsverstärkers mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang, wobei vom Ausgang eines Operationsverstärkers eine Rückkopplung über einen Widerstand R 16 auf den invertierenden Eingang vorgesehen ist.
  • Über eine Wicklung S 1 eines nicht näher bezeichneten Transformators des Hochspannungsgenerators 10 wird eine der Ausgangsspannung U A proportionale Spannung erzeugt, welche über eine Diode D 1 und einen Kondensator C 1 gleichgerichtet wird. Aus dieser gleichgerichteten Spannung wird über einen durch Widerstände R 11 und R 12 gebildeten Spannungsteiler eine Spannung U 1 abgeleitet. Weiterhin wird aus der gleichgerichteten Spannung über einen Zener-Dioden-Kreis mit der Reihenschaltung eines Widerstandes R 10 und einer Zener- Diode D 4 sowie einem der Zener-Diode D 4 parallel liegenden Widerstand R 20 eine Referenzspannung U ref abgeleitet.
  • Im Ausgangskreis des Hochspannungsgenerators 10 liegt ein vom Ausgangsstrom I A durchflossener Widerstand R 13 über den eine dem Ausgangsstrom I A proportionale Spannung U 2 abgeleitet wird und zu dem ein Kondensator C 2 parallel liegt.
  • Die Spannungen U 1 und U 2 werden über jeweils eine Diode D 2 bzw. D 3 sowie einen Widerstand R 14 in den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 eingespeist, während die Referenzspannung U ref über einen Widerstand R 15 in den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 eingespeist wird.
  • Je nachdem, ob die von der Ausgangsspannung U A abgeleitete Spannung U 1 oder die vom Ausgangsstrom I A abgeleitete Spannung U 2 die Referenzspannung U ref am Zener-Dioden-Kreis D 4, R 10, R 20 übersteigt, liefert der Operationsverstärker 11 ein den Transistor T 1 in der Eingangsregelelektronik ansteuernden Ausgangssignal, das die Eingangsspannung U&min; E entsprechend regelt. Damit werden sowohl Schwankungen der Eingangsspannung U E als auch Laständerungen am Ausgang des Hochspannungsgenerators 10 ausgeregelt. Wesentlich ist dabei, daß der Transistor T 1 nicht wie in bekannter Weise nur zum Ein- bzw. Ausschalten sondern für einen Regelvorgang ausgenutzt wird.
  • Wesentlich für die erfindungsgemäße Stabilisierungsschaltung ist nun, daß der Ausgangskreis des Hochspannungsgenerators spannungsstabilisiert wird, solange die von der Ausgangsspannung U A abgeleitete Spannung U 1 größer als die vom Ausgangsstrom I A abgeleitete Spannung U 2 ist, während der Ausgangskreis stromstabilisiert wird, wenn die Spannung U 2 größer als die Spannung U 1 ist.
  • Der Übergangspunkt von Spannungsstabilisierung auf Stromstabilisierung kann durch Wahl eines vorgegebenen Verhältnisses der Werte der Widerstände des Spannungsteilers R 11, R 12 und des im Generatorausgangskreis liegenden Widerstandes R 13 eingestellt werden.
  • Fällt bei sinkender Ausgangsspannung U A die Referenzspannung U ref unter die Zenerspannung der Zener-Diode D 4 und steigt dabei die vom Ausgangsstrom I A abgeleitete Spannung U 2 über den Wert der Referenzspannung U ref , so ergibt sich eine Stromrückregelung in Form einer fold-back-Kennlinie zur Begrenzung des Kurzschlußstroms.
  • Die vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Stabilisierungsschaltungsanordnung eigenet sich für positive und negative Ausgangsspannungen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Spannungs- und Stromstabilisierung eines Hochspannungsgenerators (10), insbesondere eines Hochspannungsgenerators für mittels Koronaentladung arbeitende Kopiergeräte, mit einer Vergleichsstufe (11), welche eine Referenzspannung (U ref ) mit einer von der Ausgangsspannung (U A ) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U 1) und mit einer vom Ausgangsstrom (I A ) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U 2) derart vergleicht, daß sie bei Übersteigen der Referenzspannung (U ref ) durch die von der Ausgangsspannung (U A ) abgeleitete Spannung (U 1) oder der vom Ausgangsstrom (I A ) abgeleiteten Spannung (U 2) ein Ausgangssignal zur Steuerung einer Eingangsspannung (U&min; E ) des Hochspannungsgenerators (10) im Sinne einer Stabilisierung der Ausgangsspannung (U A ) bzw. des Ausgangsstroms (I A ) liefert, und mit einem von einer Wicklung (S 1) eines Transformators des Hochspannungsgenerators (10) gespeisten Kreis (D 4, R 10, R 20) zur Erzeugung der Referenzspannung (U ref ), dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis (D 4, R 10, R 20) durch die Reihenschaltung eines Widerstandes (R 10) und einer Zener-Diode (D 4) sowie einen der Zener- Diode (D 4) parallel liegenden Widerstand (R 20) gebildet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der von der Ausgangsspannung (U A ) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U 1) ein von einer Wicklung (S 1) eines Transformators das Hochspannungsgenerators (10) gespeister Spannungsteiler (R 11, R 12) vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der vom Ausgangsstrom (I A ) des Hochspannungsgenerators (10) abgeleiteten Spannung (U 2) im Generatorausgangskreis ein Widerstand (R 13) vorgesehen ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines vorgegebenen Übergangspunktes von Spannungsstabilisierung auf Stromstabilisierung ein vorgegebenes Verhältnis der Werte der Widerstände (R 11, R 12) des Spannungsteilers und des im Generatorausgangskreis liegenden Widerstandes (R 13) gewählt ist.
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