KR100544197B1 - 고압 전원장치 - Google Patents

Abstract

고압 전원장치가 개시된다. 펄스폭 변조 신호 처리부, 구동 제어신호 생성부, 출력전류 검출부, 스위칭부 및 플라이 백 트랜스포머를 갖는 고압 전원장치는 상기 구동 제어신호 생성부와 상기 출력전류 검출부 사이에 위치하여, 상기 구동 제어신호 생성부에 소정 전압원을 공급하는 오프셋 전압원 공급부를 구비하고, 오프셋 전압원 공급부는 펄스폭 변조 신호처리부에 펄스폭 변조신호가 인가되지 않을 때에, 구동 제어신호 생성부에 구비된 연산 증폭기의 반전단의 전압을 비반전단의 전압보다 높게 유지시키는 것을 특징으로 한다. 따라서, 고압 전원장치에 펄스폭 변조신호가 입력되지 않을 때에도 소정 전압을 구동 제어신호 생성부로 공급함으로써, 시스템의 소형화 또는 노이즈 등에 의해 발생하는 고전압의 유기에 의한 고압 전원장치의 오동작을 방지할 수 있도록 한다.

Description

고압 전원장치{High voltage power supply}

도 1은 본 발명에 의한 고압 전원장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 고압 전원장치의 회로도이다.

도 3은 펄스 폭 변조신호 처리부(10)에 입력되는 펄스 폭 변조 신호의 일예를 나타내는 파형도이다.

도 4는 도 1에 도시된 펄스 폭 변조신호 처리부에 의해 출력된 기준신호 및 플라이백 트랜스포머에 의해 출력된 출력 전류신호의 파형을 나타내는 도면이다.

도 5는 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때, 도 1에 도시된 오프셋 전압원 공급부에 의해 출력되는 출력 전압의 파형을 나타내는 도면이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

10: 펄스 폭 변조신호 처리부 20: 구동 제어신호 생성부

30: 출력전류 검출부 40: 스위칭부

50: 플라이 백 트랜스포머 60: 오프셋 전압원 공급부

본 발명은 레이저 프린터나 복합기 등에서 사용되는 고압전원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압 전원장치에 펄스폭 변조신호가 공급되지 않을 때에, 고압 전원장치의 이상동작을 방지할 수 있도록 하는 고압 전원장치에 관한 것이다.

인쇄기능을 갖는 복합기 또는 레이저 프린터 등은 정전하 된 감광 드럼에 레이저 광선을 쏘아서 인쇄될 한 페이지의 문자나 이미지의 잠상을 만들고 토너를 뿌려서 현상한다. 인쇄기능을 갖는 복합기 또는 레이저 프린터는 현상된 문자 또는 이미지를 인쇄용지에 정착시킴으로써, 문자 또는 이미지가 인쇄된 인쇄물을 출력한다.

복합기 또는 레이저 프린터 등은 전술한 기능을 수행하기 위해 고압의 전류를 필요로 한다. 고압의 전류를 얻기 위해 복합기 또는 레이저 프린터 등은 고압 전원장치를 마련하고 있다. 고압 전원장치는 고압의 전류를 출력하기 위해 신호 입력부, 스위칭 구동 제어부, 스위칭부 및 플라이 백 트랜스포머(FBT: Fly Back Transformer) 등을 포함하고 있다. 신호 입력부는 고압의 전류를 출력할 것인가 여부에 대한 제어신호에 해당하는 인에이블(enable) 신호를 중앙 처리부(CPU)로부터 받아들인다. 스위칭 구동 제어부는 인에이블 신호에 따라 스위칭부를 구동시키는 제어신호를 출력한다. 스위칭부는 스위칭 구동 제어부로부터 입력된 제어신호에 따라 플라이 백 트랜스포머의 1차측에 전압을 발생시킨다. 플라이 백 트랜스포머는 1차측 코일에 발생된 전압을 승압하여, 2차측 코일의 출력단으로 출력한다. 플라이 백 트랜스포머는 승압된 전류를 정류하여 출력한다.

그런데, 종래에는 주위 환경 변화에 대한 고려 없이 단순히 고압 전원장치의 출력전류를 온(ON)할 것인가 아니면 오프(OFF)할 것인가 만을 중앙 처리부에서 결정하여 인에이블 신호로서 출력하면, 고압 전원장치는 이 인에이블 신호에 따라 출력전류를 온하거나 오프하는 방식이다. 따라서, 종래의 고압 전원장치는 주위환경 즉, 온도나 습도에 따른 출력전류의 조절이 불가능하므로, 감광 드럼에 균일한 전위형성을 하는 것이 어렵고, 이에 따라 고품질의 화질을 기대하기 어려운 단점이 있다. 또한, 고압 전원장치에 사용되는 전자소자 고유의 소자특성 또는 기타 다른 원인으로 인해 출력전류가 플라이 백 트랜스포머로부터 균일하게 출력되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 고압 전원장치의 소형화, PCB(Printed Circuit Board) 공간축소 및 고기능화에 따라 회로 간의 이격거리가 충분히 확보되지 않을 경우 회로 상호간에 전압유기 현상 및 노이즈에 의한 오동작 가능성이 있다. 특히 레이저 프린터에 사용되는 고압 출력의 경우에는 다중 출력을 사용함에 따라, 펄스폭 변조신호가 입력되지 않는 상태에서 다른 출력단자에서 발생되는 고전압에 의해 비정상적인 고압이 출력되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 소정 전압을 구동 제어신호 생성부로 공급함으로써, 비정상적인 고전압의 유기를 방지하는 고압 전원장치를 제공하는데 있다.

상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 고압 전원장치는 펄스폭 변조 신호 처리부, 구동 제어신호 생성부, 출력전류 검출부, 스위칭부 및 플라이 백 트랜스포머 이외에, 상기 구동 제어신호 생성부와 상기 출력전류 검출부 사이에 위치하여 상기 구동 제어신호 생성부에 소정 전압원을 공급하는 오프셋 전압원 공급부를 구비하고, 오프셋 전압원 공급부는 펄스폭 변조 신호처리부에 펄스폭 변조신호가 인가되지 않을 때에, 구동 제어신호 생성부에 구비된 연산 증폭기의 반전단의 전압을 비반전단의 전압보다 높게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 고압 전원장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 고압 전원장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 펄스 폭 변조신호 처리부(10), 구동 제어신호 생성부(20), 출력전류 검출부(30), 스위칭부(40), 플라이 백 트랜스포머(FBT: Fly Back Transformer,50) 및 오프셋 전압원 공급부(60)로 구성된다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 의한 고압 전원장치의 회로도이다. 펄스 폭 변조신호 처리부(10), 구동 제어신호 생성부(20), 출력전류 검출부(30), 스위칭부(40) 및 플라이 백 트랜스포머(50)에 대한 상세한 내용은 한국 특허청에 2003년 5월 14일에 출원된 출원발명(출원번호 제03-30504호)에 기재되어 있다. 이하, 그 내용을 기술한다.

펄스 폭 변조신호 처리부(10)는 환경 특성에 최적화된 펄스 폭 변조 신호를 입력단자 IN1을 통해 입력받아서 DC전압으로 변환시키고, DC전압으로 변환된 펄스 폭 변조 신호를 기준신호로서 출력한다. 펄스 변조(pulse modulation)라 함은 음성 신호나 기타 신호파에 대해서 펄스로 변형하는 것을 말한다. 신호파의 크기에 따라 펄스의 진폭, 폭 또는 위치 등이 연속적으로 변화하는 연속 레벨 변조와 단위 펄스의 수나 위치가 변화하는 불연속 레벨 변조가 있다. 연속 레벨 변조 중에서 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)는 신호파의 크기에 따라서 펄스의 폭을 변화시켜 변조하는 방식이다. 신호파의 진폭이 클 때는 펄스의 폭이 커지고, 심호파의 진폭이 작을 때는 펄스의 폭이 작아진다. 단, 펄스의 위치나 진폭은 변하지 않는다. 펄스 폭 변조에 의해 생성되는 신호가 펄스 폭 변조 신호이다. 펄스 폭 변조신호 처리부(10)는 중앙 처리부(CPU:미도시)의 제어에 의해 펄스 폭 변조 신호를 입력받는다. 펄스 폭 변조신호의 펄스 폭은 환경 특성에 따라서 중앙 처리부에 의해 제어된다.

도 3은 펄스 폭 변조신호 처리부(10)에 입력되는 펄스 폭 변조 신호의 일예를 나타내는 파형도이다.

예를 들어, 레이저 프린터의 사용시 온도 또는 습도의 환경 특성이 열악하여 출력 전류를 증가시킬 필요가 있을 때에는, 도 3의 (a)에 도시된 파형도와 같은 펄스 폭 변조신호가 중앙처리부의 제어에 의해 펄스 폭 변조신호 처리부(10)로 입력된다. 레이저 프린터의 사용시 온도 또는 습도의 환경 특성이 적절한 경우에는 출력 전류가 과도할 필요가 없으므로, 도 3의 (b) 또는 도 3의 (c)에 도시된 파형도와 같은 펄스 폭 변조신호가 중앙처리부의 제어에 의해 펄스 폭 변조신호 처리부(10)로 입력된다.

펄스 폭 변조신호 처리부(10)는 입력된 펄스 폭 변조 신호를 DC전압으로 변환시키기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 로우 패스 필터(LPF: Low Pass Filter)를 사용한다. 로우 패스 필터는 소정 주파수 이하의 저 주파수만을 통과하도록 하는 필터로서, 도 2의 캐패시터 C1에서 펄스 폭 변조 신호를 DC전압으로 변환시킨 다. 펄스 폭 변조신호 처리부(10)는 DC전압으로 변환된 펄스 폭 변조 신호를 기준신호로서 구동 제어신호 생성부(20)로 출력한다.

도 4는 도 1에 도시된 펄스 폭 변조신호 처리부(10)에 의해 출력된 기준신호(70) 및 플라이백 트랜스포머(50)에 의해 출력된 출력 전류신호(80)의 파형을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 펄스 폭 변조신호 처리부(10)에 의해, 도 3의 (a)에 도시된 펄스 폭 변조신호가 입력되면 기준신호(70)의 ①에 해당하는 DC전압 파형이 출력되고, 도 3의 (b)에 도시된 펄스 폭 변조신호가 입력되면 기준신호(70)의 ②에 해당하는 DC전압 파형이 출력되고, 도 3의 (c)에 도시된 펄스 폭 변조신호가 입력되면 기준신호(70)의 ③에 해당하는 DC전압 파형이 출력된다.

구동 제어신호 생성부(20)는 출력 전류 검출부(30)로부터 공급되는 출력 전류신호 및 오프셋 전압원 공급부(60)로부터 공급되는 소정 전압원(Vcc5)의 합성신호와 펄스 폭 변조신호 처리부(10)로부터 입력된 기준신호를 비교하여, 스위칭부(40)의 구동을 위한 구동 제어신호를 출력한다. 플라이 백 트랜스포머(50)에서 출력되는 출력 전류신호는 출력 전류 검출부(30)로 인가되고, 출력 전류 검출부(30)로 인가된 출력 전류신호는 소정 전압원(Vcc5)과 합성되어 구동 제어신호 생성부(20)로 출력된다. 도 4에 도시된 출력 전류신호(80)는 플라이 백 트랜스포머(50)에서 실제 출력되는 전류신호이다. 다만, 도 4에서는 출력 전류신호(80)에 전술한 소정 전압원(Vcc5)이 합성되지 아니한 상태에서 비교된 파형이 예시된 것이다. 예를 들어, 구동 제어신호 생성부(20)는 도 4에 도시된 기준신호(70)와 출력 전류신호(80)를 비교한다. 즉, 구동 제어신호 생성부(20)는 출력 전류신호(80)와 기준신호(70)의 오차 정도를 감지하여, 출력 전류신호가 기준신호보다 낮을 경우에는 이전에 출력된 구동 제어신호보다 높은 전압의 구동 제어신호를 스위칭부(40)로 출력하고, 출력 전류신호가 기준신호보다 높은 경우에는 이전에 출력된 구동 제어신호보다 낮은 전압의 구동 제어신호를 스위칭부(40)로 출력한다.

출력전류 검출부(30)는 출력 전류신호를 검출한다. 출력전류 검출부(30)는 플라이 백 트랜스포머(50)의 2차측에서 출력되는 출력 전류신호를 검출하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 바이폴라형 연산 증폭기 OP2를 마련하고 있다. 출력전류 검출부(30)는 바이폴라형 연산 증폭기 OP2를 사용함으로써, 간단한 구성요소에 의해 출력 전류신호를 검출할 수 있다. 출력전류 검출부(30)에서 검출된 출력 전류신호는 오프셋 전압원 공급부(60)에서 공급된는 소정 전압원과 합성되어 구동 제어신호 생성부(20)로 출력된다.

스위칭부(40)는 구동 제어신호 생성부(20)로부터 입력된 구동 제어신호에 응답하여, 플라이 백 트랜스포머(50)의 1차측에 수정된 전압을 생성하도록 스위칭 동작을 수행한다.구동 제어신호를 입력받으면, 스위칭부(40)는 스위칭 동작을 수행함으로써, 플라이 백 트랜스포머(50)의 1차측에 수정된 전압이 생성되도록 한다. 예를 들어, 이전의 구동 제어신호보다 높은 전압의 구동 제어신호가 인가되면, 스위칭부(40)는 플라이 백 트랜스포머(50)의 1차측에 높은 전압이 발진하도록 스위칭하고, 이전의 구동 제어신호보다 낮은 전압의 구동 제어신호가 인가되면, 스위칭부(40)는 플라이 백 트랜스포머(50)의 1차측에 낮은 전압이 발진하도록 스위칭한다.

플라이 백 트랜스포머(50)의 2차측은 1차측에서 수정된 전압에 의해 출력오차가 보정된 출력 전류신호를 출력단자 OUT1을 통해 출력한다. 플라이 백 트랜스포머(50)는 스위칭부(40)의 스위칭 동작에 의해 수정된 전압을 코일을 이용해 승압하고, 승압된 전류를 정류하여 출력 전류신호로서 출력한다. 출력 전류신호는 프린터 등의 인쇄 실행을 위해 공급되며, 또한, 출력전류 검출부(30)로 인가된다.

오프셋 전압원 공급부(60)는 구동 제어신호 생성부(20)와 상기 출력전류 검출부(30) 사이에 위치하여, 구동 제어신호 생성부(20)에 소정 전압원(Vcc5)을 공급한다. 펄스폭 변조 신호처리부(10)의 입력단자 IN1을 통해 펄스폭 변조신호가 인가될 때에는, 오프셋 전압원 공급부(60)의 소정 전압원과 출력전류 검출부(30)로부터 출력되는 출력 전류신호의 합성 신호가 구동 제어신호 생성부(20)로 입력된다. 그러나, 펄스폭 변조 신호처리부(10)의 입력단자 IN1을 통해 펄스폭 변조신호가 인가되지 않을 때에는, 오프셋 전압원 공급부(60)의 소정 전압원이 구동 제어신호 생성부(20)로 입력된다. 따라서, 펄스폭 변조 신호처리부(10)에 펄스폭 변조신호가 인가되지 않을 때에는, 오프셋 전압원 공급부(60)는 도 3의 구동 제어신호 생성부(20)에 구비된 연산 증폭기(OP1) 반전단(-)의 전압을 비반전단(+)의 전압보다 높게 유지시킨다. 결국, 연산 증폭기(OP1) 반전단(-)의 전압이 비반전단(+)의 전압보다 높게 유지됨으로써, 연산 증폭기(OP1) 출력이 항상 로우(low)상태를 유지할 수 있어서 비정상적인 출력신호의 발생을 방지하도록 한다.

도 5는 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때, 도 1에 도시된 오프셋 전압원 공급부에 의해 출력되는 출력 전압의 파형을 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때, 오프셋 전압원 공급부(60)가 구비되지 아니한 상태에서 출력되는 출력 전압의 파형을 나타내는 도면이고, 도 5의 (b)는 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때, 오프셋 전압원 공급부(60)가 구비된 상태에서 출력되는 출력 전압의 파형을 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 소정 전압원이 공급되지 않는 상태에서는 연산 증폭기(OP1) 반전단(-)의 전압(①)과 비반전단(+)의 전압(②)이 거의 동일하다. 따라서, 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때, 고압 전원장치의 출력전압(③)이 비정상적인 고압으로 출력된다. 그러나, 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이, 소정 전압원이 공급되는 상태에서는 연산 증폭기(OP1) 반전단(-)의 전압(④)이 비반전단(+)의 전압(⑤)보다 높게 유지된다. 따라서, 펄스폭 변조신호가 공급되지 아니할 때에도, 고압 전원장치의 출력전압(⑥)이 거의 출력되지 아니하는 상태를 유지한다.

오프셋 전압원 공급부(60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 저항소자들(R16 및 R17)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 복수의 저항 소자들을 구비함으로써, 오프셋 전압원 공급부(60)는 공급되는 소정 전압원(VCC5)을 필요에 따라 조정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 고압 전원장치는 고압 전원장치에 펄스폭 변조신호가 입력되지 않을 때에도 소정 전압을 구동 제어신호 생성부로 공급함으로써, 시스템의 소형화 또는 노이즈 등에 의해 발생하는 고전압의 유기에 따른 고압 전원장치의 오동작을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 펄스폭 변조 신호 처리부, 구동 제어신호 생성부, 출력전류 검출부, 스위칭부 및 플라이 백 트랜스포머를 갖는 고압 전원장치에 있어서,

   상기 구동 제어신호 생성부와 상기 출력전류 검출부 사이에 위치하여, 상기 구동 제어신호 생성부에 소정 전압원을 공급하는 오프셋 전압원 공급부를 구비하고,

   상기 오프셋 전압원 공급부는 상기 펄스폭 변조 신호처리부에 펄스폭 변조신호가 인가되지 않을 때에, 상기 구동 제어신호 생성부에 구비된 연산 증폭기의 반전단의 전압을 비반전단의 전압보다 높게 유지시키는 것을 특징으로 하는 고압 전원장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 오프셋 전압원 공급부는

   복수의 저항소자들을 구비하는 것을 특징으로 하는 고압 전원장치.
3. 삭제

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