KR100788684B1 - 전원 공급 제어장치 및 방법 - Google Patents

전원 공급 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전원 공급 제어장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력하는 제어부, 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하는 제1 펄스 폭 변조신호 입력부, 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신하는 제2 펄스 폭 변조신호 입력부, 제2 펄스 폭 변조신호 입력부로부터 입력된 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하는 비교부, 비교부의 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성하는 스위칭부, 스위칭부의 스위칭 결과에 따라, 상기 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하는 변압부, 변압부의 변압 결과를 정류 및 분압하는 정류 및 분압부, 및 상기 정류 및 분압된 음의 전원이 상기 제어부로 입력되도록 하기 위해, 상기 정류 및 분압부에 소정 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하고, 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과를 입력받아서, 제어부가 제2 펄스 폭 변조신호를 조정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전원 공급 제어장치 및 방법{Apparatus and method for controlling power supply}
도 1은 종래의 현상기로 공급되는 전원을 제어하는 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명에 의한 전원 공급 제어장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전원 공급 제어방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
100: 제어부 200: 제1 펄스 폭 변조신호 입력부
300: 제2 펄스 폭 변조신호 입력부 400: 비교부
500: 스위칭부 600: 변압부
700: 정류 및 분압부 800: 전압 인가부
본 발명은 레이저 프린터나, 레이저 복합기에 적용되는 고압 출력 장치에 관한 것으로, 특히 현상용 AC 전원을 일정하게 제어하도록 하여 화상 불량 등의 문제 를 개선할 수 있는 전원 공급 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
레이저 빔 프린터(LBP) 등과 같이 비접촉 현상방식을 적용하는 화상형성장치에 있어서 AC 전원은 화상형성에 매우 중요한 영향을 미치게 된다.
도 1은 종래의 현상기로 공급되는 전원을 제어하는 장치의 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전원을 제어하는 장치는 고압의 AC 전원을 출력시키기 위하여 엔진 콘트롤러(CPU)로부터 PWM 신호를 받아들이는 PWM 입력부(10), PWM 신호를 기준신호와 비교하는 비교부(200), 기준비교 출력신호를 Vcc 전위로 형성시키는 ㅅ스스위칭부(300), 스위칭된 결과를 고압으로 변환하는 변압부(400)로 구성된다. 변압기로부터 출력된 AC 전원은 현상기에 인가된다.
종래 회로의 경우 PWM 신호의 입력에 대하여 일정 전압을 출력하도록 구성되어 있으나, 피드백(feedback) 제어가 이루어 지지 않는 상황에서 환경에 따른 출력의 편차가 발생한다. 출력의 변동은 회로를 구성하고 있는 각 부품의 환경(온/습도)특성과 실제 고압 출력단에 인가되는 부하(현상기)의 변동에 의해 기인한다.
따라서, 현상기로 공급되는 AC 전원의 경우 프로세스가 요구하는 전압을 출력하지 못하는 경우 화상 불량이 발생하는데, 요구되는 전압보다 낮은 전압 또는 높은 전압이 인가되면 화상의 열화가 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 환경 및 부하에 따른 전압 변동 발생시 출력을 보상하여 최적의 전압을 공급하도록 하는 전원 공급 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 전원 공급 제어장치는 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력하는 제어부, 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하는 제1 펄스 폭 변조신호 입력부, 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신하는 제2 펄스 폭 변조신호 입력부, 제2 펄스 폭 변조신호 입력부로부터 입력된 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하는 비교부, 비교부의 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성하는 스위칭부, 스위칭부의 스위칭 결과에 따라, 상기 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하는 변압부, 변압부의 변압 결과를 정류 및 분압하는 정류 및 분압부, 및 상기 정류 및 분압된 음의 전원이 상기 제어부로 입력되도록 하기 위해, 상기 정류 및 분압부에 소정 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하고, 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과를 입력받아서, 제어부가 제2 펄스 폭 변조신호를 조정한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 전원 공급 제어방법은 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력하는 단계, 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하는 단계, 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신하는 단계, 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하는 단계, 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성하는 단계, 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하는 단계 및 변압 결과를 정류 및 분압하는 단계 및 정류 및 분압 결과에 따라, 제2 펄스 폭 변조신호를 조정하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 의한 전원 공급 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 전원 공급 제어장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 제어부(100), 제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200), 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300), 비교부(400), 스위칭부(500), 변압부(600), 정류 및 분압부(700) 및 전압 인가부(800)로 구성된다.
제어부(100)는 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력한다.
제1 펄스 폭 변조신호는 AC 고압 전원을 공급하기 위한 신호이다. 또한, 제2 펄스 폭 변조신호는 비교부(400)에서 제1 펄스 폭 변조신호와 비교 대상이 되는 신호로서 제어부(100)에 의해 신호의 듀티 비율이 조정된다.
제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200)는 제어부(100)에서 출력되는 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하고, 변환된 결과를 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)로 출력한다. 제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200)는 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하기 위해, 저항(R1) 및 캐패시터(C1)를 구비하고 있다.
제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)는 제어부(100)로부터 제1 펄스 폭 변조신호를 입력받고, 제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200)로부터 직류로 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신한다. 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)는 제2 펄스 폭 변조신호를 분압한다. 이를 위해, 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)는 적어도 둘 이상의 저항들(R2, R3)을 구비하고 있다. 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)는 수신된 제1 펄스 폭 변조신호 및 분압된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교부(400)로 출력한다.
비교부(400)는 제2 펄스 폭 변조신호 입력부(300)로부터 입력된 제1 펄스 폭 변조신호 및 분압된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하고, 비교한 결과를 스위칭부(500)로 출력한다.
스위칭부(500)는 비교부(400)의 비교 결과에 따라, 소정 전위(Vcc1)의 펄스 파형을 생성하고, 생성된 펄스 파형을 변압부(600)로 출력한다.
스위칭부(500)는 트랜지스터의 온 및 오프 동작에 의해 소정 전위(Vcc1)의 펄스 파형을 생성하는데, 이를 위해, 적어도 둘 이상의 트랜지스터들(Tr1, Tr2) 및 저항들(R4, R5)을 구비하고 있다.
변압부(600)는 스위칭부(500)의 스위칭 결과에 따라, 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하고, 변압된 고압의 전원을 현상기(미도시) 등으로 출력하는 한편, 정류 및 분압부(700)로도 출력한다.
정류 및 분압부(700)는 변압부(600)에서 변압된 AC 고압 전원을 정류 및 분압하고, 정류 및 분압 결과를 제어부(100)로 출력한다.
정류 및 전압 분배부(700)는 변압부(600)의 AC 고압 전원 중 양(+)의 전압을 정류 및 분압하기 위해, 적어도 하나 이상의 다이오드(D1), 캐패시터(C2) 및 저항들(R6, R7)을 구비하고 있다.
한편, 정류 및 전압 분배부(700)는 변압부(600)의 AC 고압 전원 중 음(-)의 전원을 정류 및 분압하기 위해, 적어도 하나 이상의 다이오드(D2), 캐패시터(C3) 및 저항들(R8, R9)을 구비하고 있다. 여기서 다이오드(D2)는 다이오드(D1)과 역방 향을 이루고 있다.
특히, 정류 및 분압된 음의 전원이 제어부(100)로 입력되기 위해서는 양의 전위가 되도록 해야한다. 이를 위해, 전압 인가부(800)는 정류 및 분압부(700)에 소정 전압을 인가한다. 소정 전압(Vcc2)은 정류 및 분압된 음의 전원의 절대값보다 적어도 큰 전압인 것이 바람직하다. 전압 인가부(800)가 소정 전압(Vcc2)을 공급함으로써, 음의 전원이 양의 전위를 갖게 되고, 이러한 양의 전위를 갖는 전원이 제어부(100)로 입력된다.
제어부(100)는 정류 및 분압부(700)로부터 정류 및 분압 결과를 입력받아서, 제2 펄스 폭 변조신호를 조정한다. 제어부(100)는 정류 및 분압부(700)의 정류 및 분압 결과를 입력받기 위한 아날로그 디지털 컨버터(110)를 구비하고 있다.
제어부(100)는 정류 및 분압부(700)의 정류 및 분압 결과로부터 변압부(600)의 출력전원이 기준치보다 낮다고 판단하면, 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 높게 조정하고, 정류 및 분압부(700)의 정류 및 분압 결과로부터 변압부(600)의 출력전원이 기준치보다 높다고 판단하면, 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 낮게 조정한다. 예를 들어, 출력전원의 기준치가 1500[V]로 설정되어 있고, 정류 및 분압부(700)의 정류 및 분압 결과로부터 변압부(600)의 출력전원이 1200[V]이라는 판단 결과를 얻으면, 제어부(100)는 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 높게 조정함으로써, 제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200)에서 정류되는 제2 펄스 폭 변조신호의 직류 성분의 크기를 증가시킨다. 제1 펄스 폭 변조신호와 비교 대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호의 직류 성분 크기가 증가함에 따라, 이후에 변압부(600)에서 출 력되는 출력 전원의 크기가 증가된다. 반대로, 출력전원의 기준치가 1500[V]로 설정되어 있고, 정류 및 분압부(700)의 정류 및 분압 결과로부터 변압부(600)의 출력전원이 1700[V]이라는 판단 결과를 얻으면, 제어부(100)는 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 낮게 조정함으로써, 제1 펄스 폭 변조신호 입력부(200)에서 정류되는 제2 펄스 폭 변조신호의 직류 성분의 크기를 감소시킨다. 제1 펄스 폭 변조신호와 비교 대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호의 직류 성분 크기가 감소함에 따라, 이후에 변압부(600)에서 출력되는 출력 전원의 크기가 감소된다.
이하, 본 발명에 의한 전원 공급 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 전원 공급 제어방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력한다(제900 단계).
제1 펄스 폭 변조신호는 AC 고압 전원을 공급하기 위한 신호이다. 또한, 제2 펄스 폭 변조신호는 제1 펄스 폭 변조신호와 비교 대상이 되는 신호로서 신호의 듀티 비율이 조정된다.
제900 단계 후에, 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환한다(제902 단계).
제902 단계 후에, 제1 펄스 폭 변조신호 및 직류로 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신한다(제904 단계).
제904 단계 후에, 제1 펄스 폭 변조신호 및 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교한다(제906 단계).
제906 단계 후에, 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성한다(제908 단계).
제908 단계 후에, 생성된 펄스 파형의 전원을 변압한다(제910 단계).
제910 단계 후에, 변압 결과를 정류 및 분압한다(제912 단계).
변압 결과를 정류 및 분압하는 단계는 변압 결과에 해당하는 AC 고압 전원 중 양(+)의 전원을 정류 및 분압하거나, 음(-)의 전원을 정류 및 분압한다.
특히, 정류 및 분압된 음의 전원이 도 2의 제어부(100)로 입력되기 위해서는 양의 전위가 되도록 해야한다. 이를 위해, 정류 및 분압된 음의 전원에 소정 전압(Vcc2)을 인가한다. 소정 전압(Vcc2)은 정류 및 분압된 음의 전원의 절대값보다 적어도 큰 전압인 것이 바람직하다. 소정 전압(Vcc2)이 공급됨으로써, 음의 전원이 양의 전위를 갖게 되고, 이러한 양의 전위를 갖는 전원이 제어부(100)로 입력된다.
제912 단계 후에, 정류 및 분압 결과에 따라, 제2 펄스 폭 변조신호를 조정한다(제914 단계).
정류 및 분압 결과로부터 변압된 전원이 기준치보다 낮다고 판단하면, 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 높게 조정하고, 정류 및 분압 결과로부터 변압된 전원이 기준치보다 높다고 판단하면, 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 낮게 조정한다.
한편, 상술한 본 발명의 방법 발명은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현될 수 있고, 매체, 예를 들면 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드를 내장하는 매체(들)로서 구현되어, 네트워크를 통해 연결된 다수개의 컴퓨터 시스템들이 분배되어 처리 동작하도록 할 수 있다. 본 발명을 실현하는 기능적인 프로그램들, 코드들 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 쉽게 추론될 수 있다.
이러한 본원 발명인 전원 공급 제어장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 전원 공급 제어장치 및 방법은 환경 및 부하에 따른 전압 변동 발생시 출력을 보상하여 최적의 전압을 공급하도록 함으로써, 양질의 화상을 출력하도록 하는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력하는 제어부;
    상기 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하는 제1 펄스 폭 변조신호 입력부;
    상기 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신하는 제2 펄스 폭 변조신호 입력부;
    상기 제2 펄스 폭 변조신호 입력부로부터 입력된 상기 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성하는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 스위칭 결과에 따라, 상기 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하는 변압부;
    상기 변압부의 변압 결과를 정류 및 분압하는 정류 및 분압부; 및
    상기 정류 및 분압된 음의 전원이 상기 제어부로 입력되도록 하기 위해, 상기 정류 및 분압부에 소정 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하고,
    상기 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과를 입력받아서, 상기 제어부가 상기 제2 펄스 폭 변조신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과를 입력받는 아날로그 디지털 컨버 터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과로부터 변압부의 출력전원이 기준치보다 낮다고 판단하면, 상기 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 높게 조정하고, 상기 정류 및 분압부의 정류 및 분압 결과로부터 변압부의 출력전원이 기준치보다 높다고 판단하면, 상기 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 낮게 조정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 펄스 폭 변조신호 입력부는
    상기 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하기 위해, 저항 및 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 펄스 폭 변조신호 입력부는
    상기 제2 펄스 폭 변조신호를 분압하기 위해, 적어도 둘 이상의 저항들로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는
    상기 소정 전위의 펄스 파형을 생성하기 위해, 적어도 둘 이상의 트랜지스터들 및 저항들로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정류 및 전압 분배부는
    상기 변압부의 변압 결과에 해당하는 양의 전원을 정류 및 분압하기 위해, 적어도 하나 이상의 다이오드, 캐패시터 및 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정류 및 전압 분배부는
    상기 변압부의 변압 결과에 해당하는 음의 전원을 정류 및 분압하기 위해, 적어도 하나 이상의 다이오드, 캐패시터 및 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소정 전압은 상기 정류 및 분압된 음의 전원의 절대값보다 적어도 큰 전압인 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
  11. 전원을 공급하기 위한 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 제1 펄스 폭 변조신호와 비교대상이 되는 제2 펄스 폭 변조신호를 출력하는 단계;
    상기 제2 펄스 폭 변조신호를 직류로 변환하는 단계;
    상기 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 펄스 폭 변조신호 및 상기 변환된 제2 펄스 폭 변조신호를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 따라, 소정 전위의 펄스 파형을 생성하는 단계;
    상기 생성된 펄스 파형의 전원을 변압하는 단계; 및
    상기 변압 결과에 해당하는 양의 전원을 정류 및 분압하거나, 상기 분압 결과에 해당하는 음의 전원을 정류 및 분압하는 단계 및
    상기 정류 및 분압 결과에 따라, 상기 제2 펄스 폭 변조신호를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 정류 및 분압된 음의 전원에 소정 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소정 전압은 상기 정류 및 분압된 음의 전원의 절대값보다 적어도 큰 전압인 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제2 펄스 폭 변조신호를 조정하는 단계는
    상기 정류 및 분압 결과를 사용해, 변압된 전원이 기준치보다 낮다고 판단하면, 상기 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 높게 조정하고, 상기 정류 및 분압 결과를 사용해, 변압된 전원이 기준치보다 높다고 판단하면, 상기 제2 펄스 폭 변조신호의 듀티 비율을 낮게 조정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어방법.
  16. 제11항, 제13 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 변압부의 출력이 소정의 기준값보다 큰 것인지, 작은 것인지 결정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 제어장치.
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