KR100787231B1

KR100787231B1 - 고전압 발생장치, 고전압 발생방법 및 asic 칩

Info

Publication number: KR100787231B1
Application number: KR1020050033846A
Authority: KR
Inventors: 조준석; 채영민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-23
Filing date: 2005-04-23
Publication date: 2007-12-21
Also published as: EP1715571B1; US20060238175A1; EP1715571A2; EP1715571A3; KR20060111337A; CN1851564B; US7619399B2; CN1851564A; DE602006019169D1

Abstract

디지털 제어방식의 고전압 발생장치 및 그 방법이 개시된다. 본 고전압 발생장치는, 접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 스위칭부, 전원변압기의 2차측 출력전압의 파형을 결정하는 시정수 및 상기 출력 전압의 크기를 결정하는 제어 기준값에 따라 스위칭부의 단속 동작을 제어하는 디지털 제어부, 및 입력되는 제어 데이터 중에서, 제1 및 제2 형식의 데이터를 각각 시정수 및 제어 기준값으로 변환하여 디지털 제어부에 제공하는 디지털 인터페이스부를 포함한다. 그리고, 스위칭부, 디지털 인터페이스부, 및 디지털 제어부는 하나의 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩내에 구현될 수 있다.

고전압, ASIC, HVPS, 디지털 제어기, 화상형성장치. 디지털 인터페이스

Description

고전압 발생장치, 고전압 발생방법 및 ASIC 칩{Apparatus for generating high voltage, method thereof and ASIC chip}

도 1은 종래의 화상형성장치에 대한 개략적인 단면도,

도 2는 종래의 고전압 발생장치의 일 예에 대한 회로 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭도,

도 4는 도 3의 디지털 인터페이스부의 상세 블럭도, 그리고

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 발생장치와 제어부 및 프로그램장치의 접속 관계를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

100 : 디지털 인터페이스부 103 : 디멀티플렉서

105 : PWM 인터페이스 107 : 통신 인터페이스

109 : SRAM 111 : P2ROM

130 : 오실레이터 150 : 파워온리셋부

200, 300, 400, 500 : 제1 내지 제4 디지털 제어부

270, 370, 470, 570 : 제1 내지 제4 스위칭부

650 : 제1 출력부

본 발명은 고전압 발생장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력전압의 안정화와 다양한 방식으로 출력전압의 제어가 가능하도록 디지탈 제어 방식을 사용하여 ASIC(application-specific integrated circuit)화한 고전압 발생장치 및 그 방법에 관한 것이다.

화상형성장치는 입력되는 원본 화상 데이터에 대응하는 이미지를 인쇄용지와 같은 기록매체에 인쇄처리하는 장치를 말한다. 화상형성장치의 예로는 프린터나 복사기 또는 팩시밀리 등을 들 수 있다. 이러한 화상형성장치에서 전자사진방식은 레이저 프린터(Laser Beam Printer), LPH(LED Print Head) 프린터, 및 팩시밀리 등과 같은 화상형성장치에 채용되고 있다. 전사사진방식 화상형성장치는 대전 , 노광, 현상, 전사, 및 정착 등의 과정을 통해 인쇄작업을 수행한다.

도 1은 종래 전자사진방식 화상형성장치에 대한 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전자사진방식 화상형성장치는, 감광드럼(1), 대전롤러(2), 광주사장치(Laser Scanning Unit : LSU)(3), 현상롤러(4), 전사롤러(5), 제어부(6), 및 고전압 발생장치(HVPS)(70)를 포함한다.

이러한 구성을 갖는 전자사진방식 화상형성장치의 인쇄동작을 살펴보면, 먼저, 고전압 발생장치(70)는 제어부(6)의 제어에 따라 대전롤러(2), 현상롤러(4), 및 전사롤러(5)에 소정의 전압을 인가한다. 대전롤러(2)는 고전압 발생장치(6)로부터 인가되는 대전전압으로 감광드럼(1)의 표면을 균일하게 대전시킨다. 그리고, 광주사장치(3)는 제어부(6)로부터 입력된 이미지 데이터에 대응되는 광을 감광드럼(1)에 주사한다. 이에 따라, 감광드럼(1)의 표면에는 정전잠상이 형성된다. 이후 감광드럼(1)의 표면에 형성된 정전잠상에는 현상롤러(4)에 의해 공급되는 토너에 의해 토너화상이 형성된다. 고전압 발생장치(70)로부터 인가되는 전사전압에 의해 구동되는 전사롤러(5)는 감광드럼(1)에 형성된 토너화상을 기록용지에 전사시킨다. 그리고, 기록용지에 전사된 토너화상은 정착기(미도시)의 고열 및 압력에 의해 인쇄용지에 정착되어 배출방향(미도시)를 통해 외부로 배출됨으로써 인쇄가 완료되도록 구성된다.

상기한 바와 같이, 고전압 발생장치(70)는, 복사기, 레이저빔프린터, 팩시밀리 등의 핵심 부품으로, 12~24V의 저전압을 순간적으로 수백~수천[V]의 고전압으로 변환시켜 프린터나 복사기 드럼 위로 고압방전을 형성해 문자인쇄를 가능하게 하는 장치로서, 사용목적에 따라 전압 혹은 전류를 센싱함에 의하여 정전압이나 정전류원으로 사용되고 있다.

도 2는 종래의 고전압 발생장치의 일 예에 대한 회로도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 고전압 발생장치는, 저역 통과 필터부(10), 전압제어부(20), 오실레이터 및 전원변압부(30), 전압배압부(40), 전압센싱부(50), 및 보호부(60)를 포함한다. 저역 통과 필터부(10)는 엔진 제어부 등으로부터 듀티(duty) 비에 따라 출력전압의 레벨이 결정되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호인 D(t)가 입력되면, 입력된 신호를 기반으로 RC 2단 필터를 통하여 DC 신호로 변화하여 출력하며, 이 DC 신호가 출력전압 제어의 기준신호로 사용된다.

전압제어부(20)는 차분회로와 오차신호를 증폭한 제어기로 동작하며, 저역 통과 필터부(10)를 거쳐 출력되는 DC 신호와 실제 출력전압을 피드백(Feedback)한 신호를 비교하여, 오실레이터 및 전원변압부(30)의 트랜지스터 Q의 구동신호를 발생한다. 오실레이터 및 전원변압부(30)는 전압제어부(20)의 출력 신호를 바탕으로 트랜지스터 Q의 베이스 전류량을 제어하여, 트랜지스터의 이미터와 콜렉터 양단간의 전압이 변동됨에 따라, 전압변압기의 1차측 코일의 전압이 변동되어, 높은 턴비로 구성된 전원변압기의 2차측 코일에 전압이 유기된다.

전압배압부(40)는, 정류용 다이오드 D1 및 D2와 전압 배압 및 평활용 커패시터 C4 및 C5를 사용하여, 전원변압기의 2차측 코일에 유기된 교류전압으로부터 최종 직류 고압을 발생시킨다. 그리고, 전압 센싱부(50)와 보호부(60)는 실제 출력전압을 감지하여 전압 제어부(20)로 피드백 신호를 생성하며, 이상 전압의 인가를 방지한다.

참고로 도 2에 도시한 고전압 발생장치는 특정 한개의 채널의 현상 유니트에 고전압을 발생시키기 위한 회로도이며, 대전롤러(2), 현상롤러(4) 및 전사롤러(5) 등에 소정의 고전압을 인가하기 위해서는 각각 별개의 채널을 필요로 한다.

그런데, 이와 같은 종래의 고전압 발생장치는, 각 채널별 출력을 개별적으로 정밀하게 제어하기 위하여 아날로그 제어 방식을 사용하며, 이에 따라 RC 필터 및 전압제어 부분 등의 부품 특성 편차에 의해 기인하는 오차를 보정해 주어야 한다. 또한, 다수의 부품을 사용함에 따라 단가 절감이 용이하지 않으며, 외부 요인에 따른 단위 부품의 불량에 따라 전체가 오동작하는 경우가 발생할 수 있다. 그리고, 오실레이터 및 전원변압부에서 스위칭 소자로 사용되는 트랜지스터는 항상 선형(Linear) 영역에서 동작하므로, 트랜지스터는 발열특성을 항시 가지게 된다. 더욱이, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 고전압 발생장치는 다수의 부품을 사용함으로, 조립 작업 공정에서 공수 및 작업 시간이 증가하게 되고, 다수의 부품 배치를 위한 PCB(Printed Circuit Board) 공간의 확보도 필요하며, 부품의 접속상태가 고정되어 출력전압의 제어가 용이하지 못하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 디지털 제어 방식을 사용하여 제어 기능을 하나의 ASIC 칩으로 원칩화할 수 있으며, 출력전압의 제어가 용이한 고전압 발생장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압 발생장치는, 접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 스위칭부, 상기 전원변압기의 2차측 출력전압의 파형을 결정하는 시정수, 및 상기 출력 전압의 크기를 결정하는 제어 기준값에 따라, 상기 스위칭부의 단속 동작을 제어하는 디지털 제어부, 및 입력되는 제어 데이터 중에서, 제1 및 제2 형식의 데이터를 각각 상기 시정수 및 상기 제어 기준값 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 디지털 인터페이스부를 포함한다.

상기 제1 형식의 데이터는 PWM (Pulse Width Modulation) 형식의 데이터이며, 상기 제2 형식의 데이터는 시리얼 통신 인터페이스를 통해 전달되는 데이터 형 식인 것이 가능하다.

상기 디지털 인터페이스부는, 상기 제1 형식의 데이터를 상기 제어 기준값으로 변환하여 출력하는 PWM 인터페이스, 상기 시리얼 통신 인터페이스를 제공하는 통신 인터페이스, 및 상기 통신 인터페이스를 통해 출력되는 상기 시정수를 저장 및 출력하는 메모리, 및 상기 제어 데이터를 상기 PWM 인터페이스 및 상기 통신 인터페이스 중 어느 하나의 입력으로 접속하는 디멀티플렉서를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 메모리는, 상기 시정수를 저장하는 휘발성 메모리, 및 상기 휘발성 메모리와 동일한 메모리 맵을 갖는, 프로그램이 가능한 비휘발성 메모리를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 스위칭부, 상기 디지털 인터페이스부, 및 디지털 제어부는 하나의 칩내에 실현되는 것이 가능하다.

상기 디지털 제어부는, 상기 전원변압기의 2차측 출력전압에 대응하는 신호를 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭부의 단속 동작의 주기를 조정하는 것이 바람직하다.

상기 소정 방식은, SPI(Serial Peripheral Interface), UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 및 I2C 중 어느 하나의 방식을 사용할 수 있으며, 상기 스위칭부는, MOSFET를 상기 단속 동작을 위한 스위칭 소자로 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 고전압 발생장치는 화상형성장치 등에 사용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 고전압 발생방법은, (a) 입력된 제1 형식의 데이터 및 제2 형식의 데이터를 각각 출력전압의 파형을 결정하는 시정수 및, 상기 출력전압의 크기를 결정하는 제어 기준값으로 변환하는 단계, (b) 상기 시정수 및 상기 제어 기준값에 따라, 소정 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 단계, 및 (c) 상기 스위칭 동작에 따라, 접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 단계를 포함한다. 그리고, (d) 상기 전원변압기의 2차측 출력전압을 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭 동작의 주기를 조정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계는 하나의 칩내에서 실행되는 것이 가능하다. 이와 같은, 고전압 발생방법은 화상형성장치 등에 사용될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ASIC 칩은, 하나의 반도체 기판위에 구현되며, 접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 스위칭부, 상기 전원변압기의 2차측 출력전압의 파형을 결정하는 시정수, 및 상기 출력 전압의 크기를 결정하는 제어 기준값에 따라, 상기 스위칭부의 단속 동작을 제어하는 디지털 제어부, 및입력되는 제어 데이터 중에서, 제1 및 제2 형식의 데이터를 각각 상기 시정수 및 상기 제어 기준값 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 디지털 인터페이스부를 포함한다. 바람직하게는, 상기 전원변압기의 2차측 출력전압을 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 스위칭부의 단속 동작의 주기를 조정하도록 하는 피드백 회로부를 더 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 고전압 발생장치는 종래의 다양한 아날로그 소자의 조합으로 구성되어 전원변압기의 1차측 코일을 단속하는 제어 기능을 디지털 제어기반의 ASIC 칩으로 구성한다. 또한, 이하의 실시예에서는 4채널(channel)을 구동할 수 있는 ASIC 칩을 예로 들어 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 본 고전압 발생장치는, 하나의 ASIC 칩내에 구비되는 디지털 인터페이스부(100), 오실레이터(130), 파워온리셋부(150), 제1 내지 제4 디지털 제어부(200, 300, 400, 500), 제1 내지 제4 스위칭부(270, 370, 470, 570)를 포함한다. 제1 내지 제4 스위칭부(270, 370, 470, 570)에는 각각 전원변압기, 전원배압회로 등이 구비된 출력부가 연결되는데, 도 3에서는 편의상 제1 스위칭부(270)에만 제1 출력부(650)가 접속되어 있는 경우를 도시하였다.

디지털 인터페이스부(100)는 출력전압의 파형이나 크기를 제어하기 위해 사용되는 제어 데이터를 엔진 제어부 등으로부터 전달받는다. 제어 데이터는, 듀티(duty) 비에 따라 출력전압의 레벨이 결정되는 PWM(Pulse Width Modulation) 형식데이터이거나, 혹은 범용 비동기화 송수신 방식인 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 두 개의 장치간에 직렬 통신으로 데이터를 교환할 수 있게 해주는 인터페이스인 SPI(Serial Peripheral Interface), 및 양방향 직렬 버스인 I2C 등의 시리얼 통신 인터페이스를 통해 전달되는 데이터 형식일 수 있다.

디지털 인터페이스부(100)는 엔진 제어부 등으로부터 입력받은 제어 데이터를 소정의 포멧으로 변환한 후, 제1 내지 제4 디지털 제어부(200, 300, 400, 500)로 각각 전달하여, 출력전압의 파형을 결정하는 시정수(data1, data2, data3, data4) 및 출력전압의 크기를 결정하는 제어 기준값 (V₀₁1*, V₀₂*, V₀₃2*, V₀₄4*)으로 사용하도록 한다.

제1 내지 제4 디지털 제어부(200, 300, 400, 500)의 구성 및 기능은 동일하며, 디지털 인터페이스부(100)로부터 전달받은 제어 기준값( V₀₁1*, V₀₂*, V₀₃2*, V₀₄4*)을 실제 출력되는 각 채널의 출력전압을 감지하여 피드백(feedback)한 신호(Vo)와 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제1 내지 제4 스위칭부(270, 370, 470, 570) 중에서 대응되는 스위칭 소자의 구동신호로 사용하도록 한다.

제1 내지 제4 스위칭부(270, 370, 470, 570)도 ASIC 칩내에 구비되며, 스위칭 소자로 MOSFET(M1, M2, M3, M4)를 사용한다. 제1 내지 제4 스위칭부(270, 370, 470, 570)는 각각 제1 내지 제4 디지털 제어부(200, 300, 400, 500)에서 출력되는 구동신호가 MOSFET의 게이트(Gate)에 인가되어 온오프됨으로써 드레인(Drain)에 직렬 연결된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전압이 제어되도록 구성된다. 이와 같이, 트랜지스터 대신 MOSFET를 스위칭 소자로 사용함으로써, 종래와 같이 트랜지스터의 발열 방지를 위한 방열판의 사용이 불필요해진다.

제1 출력부(650)는 전원변압기, 전압배압부, 및 정류부를 포함한다. 전압변압기는 스위칭 소자에 직렬연결되어, 스위칭 소자의 온오프 동작에 따라 직렬 공진되어 교류신호를 발생시키도록 구성되며, 이에 따라 전원변압기의 2차측 코일에 높은 전위를 가지는 교류전압이 유기된다. 전압배압부 및 정류부는 전원변압기의 2차측 코일에 유기된 교류전압을 출력전압의 범위에 따라 단순 정류하여 사용하거 나, 배압회로를 거쳐 승압후 최종 출력전압으로 사용할 수 있도록 구성된다. 그리고, 고전압 발생장치(600)에는 클럭 발생기인 오실레이터(Oscillator)(130)와, 전원인가시 리셋 신호를 공급하는 파워온리셋부(150)가 구비되며, 고전압 공급용 전원인 24V와 IC 구동용 전원인 VDD가 공급되도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 엔진 제어부 등에서 전달되는 제어 데이터에 따라 각 채널의 출력부를 제어하여 고전압을 발생시킨다.

도 4는 도 3의 디지털 인터페이스부(100)의 상세 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 디지털 인터페이스부(100)는 디멀티플렉서(Demultiplexer)(103), PWM 인터페이스(105), 통신 인터페이스(107), SRAM(109), 및 P2ROM(Production-Programmed Read-Only Memory)(111)을 포함한다.

디멀티플렉서(103)는 'program' 단자에 입력되는 신호에 따라, 'ch1/cs_n', 'ch2/sck', 'ch3/sdi', 'ch4/sdo' 단자를 통해 입력되는 신호를 PWM 인터페이스(105) 및 통신 인터페이스(107) 중 어느 하나의 입력 신호로 연결한다. 즉, 'program' 단자에 로우(low) 신호가 입력되면, 'ch1/cs_n', 'ch2/sck', 'ch3/sdi', 'ch4/sdo' 단자를 통해 입력되는 신호가 PWM 인터페이스(105)의 입력신호가 되도록 연결하며, 'program' 단자에 하이(high) 신호가 입력되면 'ch1/cs_n', 'ch2/sck', 'ch3/sdi', 'ch4/sdo' 단자를 통해 입력되는 신호가 통신 인터페이스(107)의 입력신호가 되도록 연결한다.

PWM 인터페이스(105)는 출력전압의 크기를 결정하기 위해 사용되는 제어 기준값을 제어부로부터 PWM(Pulse Width Modulation) 형식의 데이터로 입력받는다. 즉, PWM 인터페이스(105)는 듀티(duty) 비에 따라 출력전압의 레벨이 결정되는 PMW 형식의 제어 데이터에서 펄스의 듀티 폭을 칩내부의 오실레이터(130)로 부터 제공되는 클럭을 기준으로 계산하여, 디지털 데이터 형식인 제어 기준값(V_o1*)을 출력한다. 또한, 입력되는 PWM 신호와 내부 클럭과의 지터(Jitter) 현상에 의해 발생하는 출력전압의 리플을 제거하기 위해 별도의 동기화 회로가 첨가된다. 피드백(Feedback)제어시 출력전압의 크기를 결정하는 기준값으로 사용되는 제어 기준값 (V₀₁*)은, 입력되는 PWM 신호의 폭이 100% 일때 'Off' 동작을 수행하도록 하며, 0% 일때 최대(Max) 전압을 출력하도록 한다. 또한, Open Loop 제어시는 입력신호와 독립적으로 'MAX' 전압을 출력하도록 한다.

통신 인터페이스(107)는, 'Program' 단자에 하이 신호가 입력된 상태인 프로그래밍 모드에서, 다양한 시리얼 통신인터페이스 방식에 따라 엔진 제어부 등으로부터 제어 데이터를 입력 받는다. 여기서, 시리얼 통신인터페이스 방식에는, 범용 비동기화 송수신 방식인 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 두 개의 장치간에 직렬 통신으로 데이터를 교환할 수 있게 해주는 인터페이스인 SPI(Serial Peripheral Interface), 및 양방향 직렬 버스인 I2C 등이 포함된다. 이러한 통신 인터페이스(107)를 통해 전달되는 제어 데이터는, SRAM(109)에 저장되며, 제1 디지털 제어부(200)내의 출력 전압 보상기의 시정수 설정 등에 사용된다.

또한, 출력전압 보상기의 시정수의 영구적 저장을 위해, 통신 인터페이스(107)에 SRAM(109)과 동일한 메모리 맵핑(Memory Mapping) 방식으로 Fuse Array로 구성된 P2ROM(111)이 접속되어, 출력전압 보상기의 시정수 튜닝작업이 끝난 시정수를 영구 저장할 수 있다. 이와 같이, 다기능(Multi-Function) 인터페이스를 적용하면 제한된 입출력 단자로 다기능의 동작을 수행할 수 있으며, ASIC의 소형화 또한 가능해진다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 발생장치와 제어부 및 프로그램 장치와의 접속 관계를 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(700)의 PWM 출력단자(PWM1, PWM2, PWM3, PWM3)가 고전압 발생장치(600)의 제어신호 입력단자(ch1/cs_n, ch2/sck, ch3/sdi, ch4/sdo)에 각각 접속되며, 제어부(700)의 'program'단자가 고전압 발생장치(600)의 'program' 단자에 접속된다. 이와 같은 접속에 의해, 제어부(700)는 PWM 출력단자를 통해 4 채널의 출력 전압을 제어할 수 있다. 또한, 프로그래밍 모드에서 외부 프로그램장치(800)가, 도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(700)와 병렬연결구조로 접속이 가능하다. 이때, 제어부(700)는 데이터의 오류를 방지하기 위해, 하이 임피던스(High Impedance) 상태를 유지할 수 있어야 한다. 또한, 제어부(700)가 'Tri-State'를 지원하는 양방향(Bi-directional) I/O 구조를 갖는다면, 직접 모드변환을 통해 제어 모드시는 PWM 출력을 내보내고 프로그래밍 모드시에는 제어부(700)가 직접 제어 시정수를 가변하고 저장할 수 있도록 할 수 있다.

프로그래밍 모드시 사용되는 명령코드에는, 'Write','Read','Load','Fuse' 등이 있으며, 이를 정리하면 다음의 [표 1]가 같다.

명령어	Code(binary)								Description
Write	0	0	0	0	a₃	a₂	a₁	a₀	WRITE data to the P2ROM SRAM
Read	0	0	0	1	a₃	a₂	a₁	a₀	READ data from the P2ROM SRAM
Load	0	0	1	0	-	-	-	-	LOAD data from fuse array into SRAM
Fuse	0	0	1	1	-	-	-	-	FUSE data from SRAM into poly fuse array

'Write' 명령은 통신인터페이스(107)을 통해 시정수 데이터를 프로그램 장치(800)에서 SRAM(109)으로 저장하는 동작을 수행하며, 연속 데이터 저장시 어드레스는 자동적으로 증가한다. 'Read' 명령은 SRAM(109)에 저장된 시정수 데이터를 외부의 프로그램 장치(800) 등으로 읽어오는 동작을 수행하며, 이 명령은 SRAM(109)에 저장된 데이터를 검증할 때 사용할 수 있다.

'Load' 명령은 P2ROM(111)에 영구적으로 저장된 데이터를 통신 인터페이스(107)를 통해 데이터 송수신이 가능한 SRAM(109)으로 맵핑(Mapping)하여 복사하는 동작을 수행한다. 이러한 명령은 P2ROM(111)에 저장된 데이터를 검증할 때 사용할 수 있다.

'Fuse' 명령은 SRAM(109)에 'Write'한 데이터를 영구적으로 P2ROM(111)에 저장할 때 사용되며, 재부팅시에는 P2ROM(111)에 저장된 데이터가 SRAM(109)으로 복사되어 제어 기능의 수행시 사용될 수 있다.

또한, 시정수 튜닝시 데이터를 P2ROM(111)에 저장하지 않고, 단순히 SRAM(109)에 'Write' 명령을 실행하여 저장하더라도, 출력전압제어 루프가 정상적으로 동작하므로, 이러한 특성을 사용하면 튜닝작업 시정수를 단순히 프로그래밍하여 P2RPM(111)의 손실없이 튜닝작업을 수행하는 것도 가능하다.

상기한 실시예에서와 같이, 종래의 고전압 발생장치에서 사용되는 RC필터 및 OP 앰프를 이용한 제어 기능을 ASIC 칩내의 디지털 제어기에서 구현함으로써, 출력측에 연결된 부하의 가변이나 현상 프로세스의 변동시에도 능동적으로 대처가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 고전압 발생장치에서 스위칭 소자를 ASIC 칩내부에 포함시켜 전체 구성이 간단하게 된다.

또한, 하나의 ASIC 칩을 이용하여, 4개 혹은 그 이상의 채널의 출력을 제어하는 것이 가능하므로, 향후 Mono LBP뿐만 아니라 Tandem 방식의 C-LBP 에 적용시, 복수의 ASIC 칩을 사용하여 다 출력 대응이 가능하게 할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 디지털 제어방식을 사용하여 원칩 ASIC화 함에 따라, 부품수 절감과 소형화가 가능하고, 종래와 같이 PWM 신호 형태로 제어 기준값을 전달받을 수 있을 뿐만 아니라, SPI, UART 혹은 I2C등의 다양한 통신 인터페이스 방식에 의해 시정수 설정 등을 위한 제어 데이터를 전달받을 수 있어, 다기능 구현이 가능하고 확장성이 증대된다.

그리고, ASIC 칩내부에 디지탈 제어부에 사용되는 비례이득 등의 제어변수값을 프로그램으로 조절 가능함에 따라 출력상태에 따른 최적 제어가 용이하고 유연성이 확대된다. 아울러, 종래의 아날로그 제어 방식에서 각 파라메터 튜닝에 소요되는 시간을 절약함에 따라 양산 효율의 증대가 가능할 뿐만 아니라, 스위칭 소자로 사용되는 MOSFET를 ASIC 칩 내부에 포함시켜, 발열 특성의 개선도 가능하다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였 지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 스위칭부;

상기 전원변압기의 2차측 출력전압의 파형을 결정하는 시정수, 및 상기 스위칭부 구동에 대한 기준이 되어 상기 2차측 출력 전압의 크기를 결정하는 제어 기준값에 따라, 상기 스위칭부의 단속 동작을 제어하는 디지털 제어부; 및

입력되는 제어 데이터를 상기 시정수 및 상기 제어 기준값으로 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 디지털 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압발생장치.
제1항에 있어서,

상기 디지털 인터페이스부는,

PWM (Pulse Width Modulation) 형식의 제어 데이터 또는 시리얼 통신 인터페이스를 통해 전달되는 형식의 제어 데이터를 상기 시정수 및 상기 제어 기준값으로 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 고전압발생장치.
제2항에 있어서,

상기 디지털 인터페이스부는,

상기 PWM 형식의 제어 데이터를 상기 제어 기준값으로 변환하여 출력하는 PWM 인터페이스;

상기 시리얼 통신 인터페이스를 제공하는 통신 인터페이스; 및

상기 통신 인터페이스를 통해 출력되는 상기 시정수를 저장 및 출력하는 메모리; 및

상기 제어 데이터를 상기 PWM 인터페이스 및 상기 통신 인터페이스 중 어느 하나의 입력으로 접속하는 디멀티플렉서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제3항에 있어서,

상기 메모리는,

상기 시정수를 저장하는 휘발성 메모리; 및

상기 휘발성 메모리와 동일한 메모리 맵을 갖으며, 프로그램이 가능한 비휘발성 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제3항에 있어서,

상기 시리얼 통신 인터페이스는, SPI(Serial Peripheral Interface), UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 및 I2C 중 어느 하나의 방식 인 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 스위칭부, 상기 디지털 인터페이스부, 및 디지털 제어부는 하나의 칩내에 실현되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 디지털 제어부는, 상기 전원변압기의 2차측 출력전압에 대응하는 신호를 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭부의 단속 동작의 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 스위칭부는, MOSFET를 상기 단속 동작을 위한 스위칭 소자로 사용하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 고전압 발생장치를 이용하여 전압을 발생하는 화상형성장치.
(a) 입력된 제어 데이터를 출력전압의 파형을 결정하는 시정수 및, 상기 출력전압의 크기를 결정하는 제어 기준값으로 변환하는 단계;

(b) 상기 시정수 및 상기 제어 기준값에 따라, 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 단계; 및

(c) 상기 스위칭 동작에 따라, 접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생방법.
제10항에 있어서,

(d) 상기 전원변압기의 2차측 출력전압을 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 상기 스위칭 동작의 주기를 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생방법.
제11항에 있어서,

상기 (a) 단계 내지 (d) 단계는 하나의 칩내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생방법.
제10항에 있어서,

상기 제어 데이터는, PWM (Pulse Width Modulation) 형식의 제어 데이터 또는 시리얼 통신 인터페이스를 통해 전달되는 형식의 제어 데이터인 것을 특징으로 하는 고전압 발생방법.
제10항에 있어서,

상기 스위칭 소자는, MOSFET인 것을 특징으로 하는 고전압 발생방법.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항의 고전압 발생방법을 이용하여 전압을 발생하는 화상형성장치.
하나의 반도체 기판위에 구현되는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩에 있어서,

접속된 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 스위칭부;

상기 전원변압기의 2차측 출력전압의 파형을 결정하는 시정수, 및 상기 스위칭부 구동에 대한 기준이 되어 상기 2차측 출력 전압의 크기를 결정하는 제어 기준값에 따라, 상기 스위칭부의 단속 동작을 제어하는 디지털 제어부; 및

입력되는 제어 데이터를 상기 시정수 및 상기 제어 기준값 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 디지털 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 ASIC 칩.
제16항에 있어서,

상기 전원변압기의 2차측 출력전압을 궤환신호로 입력받고, 상기 궤환신호와 상기 제어 기준값의 비교 결과에 따라 스위칭부의 단속 동작의 주기를 조정하도록 하는 피드백 회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ASIC 칩.
제16항에 있어서,

상기 디지털 인터페이스부는,

PWM (Pulse Width Modulation) 형식의 제어 데이터 또는 시리얼 통신 인터페이스를 통해 전달되는 형식의 제어 데이터를 상기 시정수 및 상기 제어 기준값으로 변환하여 상기 디지털 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 ASIC 칩.
제16항에 있어서,

상기 스위칭부는, MOSFET를 상기 단속 동작을 위한 스위칭 소자로 사용하는 것을 특징으로 하는 ASIC 칩.