KR101225085B1 - 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치 및 이를구비한 화상형성장치용 고압전원장치 - Google Patents

고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치 및 이를구비한 화상형성장치용 고압전원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치 및 이를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치에 관한 것으로서, 그 고압전원장치는 PWM신호를 저역통과 필터링하는 LPF, 필터링된 신호를 증폭하여 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭 신호로 생성하고, 피드백을 통해 고압출력을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 제어 및 구동회로부와, 외부입력과 제어 및 구동회로를 연결하는 입력연결부, 및 제어 및 구동회로의 출력과 1차측 코일을 연결하는 출력연결부를 하나의 모듈로 생성한 제어 및 구동 모듈; 제어 및 구동모듈의 신호를 고압신호로 변환하는 변압기; 및 2차측 고압신호를 정류하고 배압하여 고압전원장치의 직류 고압을 출력하는 정류 및 배압부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 몰딩액 사용량을 감소시키고, 기존에 쓰였던 가변저항부의 몰딩을 제거하여 출력전압 미세 조정을 가능하도록 하며, 2차측에 연결된 회로의 설계자유도를 높일 수 있다.

Description

고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치 및 이를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치{Controlling and Driving Apparatus based on module in High Voltage Power Supply and High Voltage Power Supply having it for image forming apparatus}
본 발명은 전원장치에 관한 것으로서, 특히 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치 및 이를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치에 관한 것이다.
도 1a은 종래의 고압전원장치(High Voltage Power Supply : HVPS)의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, HVPS보드(100)는 입력부(110), 다채널 출력모듈(120) 및 출력부(130)로 이루어진다. 도 1b는 상기 다채널 출력모듈(120)의 세부 구성을 도시한 것으로서, 입력 커넥터(122), 제어 및 구동부(124), 변압부(126), 정류 및 배압부(128) 및 출력 커넥터(129)로 이루어진다.
도 1b에 도시된 바와 같이 종래의 고압전원장치 보드(board, 120)는 변압부(126)의 1차측 회로, 즉 제어 및 구동부(124)와 변압부의2차측 회로, 즉 정류 및 배압부(128)를 따로 구분해서 생각하기 보다는 하나의 보드에 모두 구현한 것으로 생각하였다. 결과적으로 하나의 보드에 고압전원장치(HVPS)의 모든 부분을 구현하 였다. 이로 인해 변압부(126)의 1차측에 연결된 회로와 2차측에 연결된 회로가 일체로 되어 2차측 회로만 설계를 별도로 하는 것이 불편하였으며, 1차측 회로와 2차측 회로의 이격거리, 접촉방식 등을 자유로이 선택하여 설계하는 것이 불편하였다.
또한 필요에 따라 상기 고압전원장치 보드 전체를 몰딩(molding)하는 경우가 생겼는데, 이 경우 제어(Control)단과 가변저항부분까지 몰딩되어, 출력전압의 미세 조정이 힘들어지는 단점이 있었으며, 몰딩액 사용량의 증가에 따라 단가 상승이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고압전원장치의 변압부의1차측 회로를 따로 모듈로 구현하는 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 포함하는 화상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 화상형성장치용 고압전원장치를 포함하는 전자장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한, 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치는, 변압기와 정류뷰 및 배압부를 제어 및 구동하는 제어 및 구동장치를 포함하는 화상형성장치용 고압전원 장치에 있어서, PWM신호를 저역통과 필터링하는 저역통과필터, 및 상기 저역통과 필터링된 신호를 증폭하고 상기 증폭된 신호를 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭신호로 생성하고, 피드백되는 고압출력을 받아들여 고압출력을 제어하는 스위칭제어부를 포함하는 변압기의 1차측 제어 및 구동회로부; 상기 고압전원장치의 외부입력과 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로를 연결하는 입력연결부; 및 상기 변압기의1차측 제어 및 구동회로의 출력 과 상기 변압기의 1차측 코일의 입력을 연결하는 출력연결부를 하나의 모듈로 생성한 것을 특징으로 한다. 상기 화상형성장치용 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치는 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로, 상기 입력연결부 및 상기 출력연결부를 각각 복수 개 구비한 것을 하나의 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한, 상기 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치는, PWM신호를 저역통과 필터링하는 저역통과필터, 상기 저역통과 필터링된 신호를 증폭하고 상기 증폭된 신호를 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭 신호로 생성하여 변압기의 1차측 코일로 출력하고, 피드백되는 고압출력을 받아들여 고압출력을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 변압기의 1차측 제어 및 구동회로와, 고압전원장치의 외부입력과 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로를 연결하는 입력연결부, 및 상기 변압기의1차측 제어 및 구동회로의 출력과 상기 변압기의 1차측 코일의 입력을 연결하는 출력연결부를 하나의 모듈로 생성한 제어 및 구동 모듈; 상기 제어 및 구동모듈에서 출력되는 스위칭 신호를 고압신호로 변환하는 변압기; 및 상기 변압기의 2차측 고압신호를 정류하고 배압하여 화상형성장치용 고압전원장치의 직류 고압을 출력하는 정류 및 배압부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 화상형성장치는 상기 화상형성장치용 고압전원장치의 제어 및 구동 장치를 포함하고, 이를 이용하여 상기 고압전원장치를 제어 및 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 전자장치는 상기 고압전원장치를 포함하고, 이를 전원장치로 사용함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고압전원장치의 변압부의1차측에 연결되는 제어 및 구동부를 따로 모듈로 구현하여, 1차측을 규격화 함으로써, 몰딩액 사용량을 감소시키고, 기존에 쓰였던 가변저항부의 몰딩을 제거하여 출력전압 미세 조정을 가능하도록 하고, 필요에 따라 1차측 모듈의 몰딩 차제를 제거하여 비용절감이 가능하다.
그리고 변압기의 1차측 제어 및 구동부를 모듈로 구성함으로써 2차측에 연결된 회로의 설계자유도를 높일 수 있게 되었으며, 이격거리, 접촉방식 등을 자유롭게 선택하여 디자인할 수 있다. 또한 상기 제어 및 구동부를 모듈화함에 따라 다양한 인쇄 회로기판(PCB)의 형상, 출력 사양에 관계없이 Custom IC 처럼 모델별로 공통 적용이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 제어 및 구동모듈(220), 변압부(230), 정류 및 배압부(240)를 포함하여 이루어진다.
상기 제어 및 구동모듈(220)은 상기 변압부(230)의 1차측에 연결된 회로로서, 상기 변압부(230)와, 상기 정류 및 배압부(240)를 구동 및 제어하며, 하나의 모듈로 구성된다.
도 3은 상기 제어 및 구동모듈(220)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 상기 제어 및 구동모듈(220)은 저역통과필터(LPF, 224), 스위칭제어부(226), 입력연결부(222) 및 출력연결부(228)를 포함하여 이루어진다.
상기 저역통과필터(226)는 PWM신호를 저역통과 필터링하며, 상기 저역통과된 신호는 약간의 리플(ripple)이 있는 평활화된 직류성분의 신호가 출력된다.
상기 스위칭제어부(228)는 상기 저역통과 필터링된 신호를 증폭하고 상기 증폭된 신호를 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭 신호로 생성하여 변압기의 1차측 코일로 출력한다. 또한 상기 스위칭제어부(228)는 고압출력이 피드백(feedback)되면, 이를 받아들여 고압출력 레벨을 일정하게 유지하도록 제어한다.
상기 입력연결부(222)는 고압전원장치의 입력부(210)에서 입력되는 신호와 상기 변압부(230)의 1차측에 연결된 제어 및 구동회로부를 연결하며, 일반적으로 커넥터(connector)를 사용한다. 상기 출력연결부(229)는 상기 변압부(230)의1차측 제어 및 구동회로부의 출력과 상기 변압부(230)의 1차측 코일의 입력을 연결하며, 통상 커넥터(connector)를 사용한다.
그리고 상기 변압부(230)는 상기 제어 및 구동모듈(220)에서 출력되는 스위칭 신호를 고압신호로 변환한다.
상기 정류 및 배압부(240)는 상기 변압부(230)의 2차측 고압신호를 정류하고 배압하여 화상형성장치용 고압전원장치의 직류 고압을 출력부(250)를 통해 출력한다.
한편, 상기 제어 및 구동모듈(220)은 부품 간 비정상적인 전류흐름을 방지하기 위해 몰딩(molding)을 하여 절연을 확보할 수 있다.
상기 제어 및 구동모듈(220)은 상기 저역통과필터(224)가 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 저항들(R1, R2, R3), 복수의 커패시터들(capacitors, C1, C2) 및 하나의 가변저항(R4)을 포함하여 구성될 때, 상기 가변저항을 제외한 다른 구성요소들을 몰딩하고, 상기 몰딩되지 않은 가변저항의 저항값을 조정하여 상기 변압부(230)의 2차측 출력전압을 미세 조정할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제어 및 구동모듈(220)은 복수의 입력연결부(410, 412, 414), 복수의 LPF(420, 422, 424), 복수의 스위칭제어부(440, 442, 444) 및 복수의 출력연결부(460, 462, 464)를 하나의 모듈로 할 수도 있다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 고압전원장치도 상기 도 4에 도시된 제어 및 구동모듈(500)과 이에 상응하는 복수의 변압기(512, 514, 516) 및 복수의 정류 및 배압기(522, 524, 526)를 포함하여 하나의 보드(board)로 만들 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 화상형성장치는 상술한 고압전원장치의 제어 및 구동 장치를 포함하고, 이를 이용하여 상기 고압전원장치를 제어 및 구동한다. 즉, 본 발명은 상술한 고압전원장치의 제어 및 구동 장치를 사용하는 모든 화상형성장치를 포함한다.
또한 본 발명에 의한 전자장치는 상술한 고압전원장치를 포함하고, 이를 전원장치로 사용한다. 즉 본 발명은 상술한 고압전원 장치를 전원장치로 사용하는 모든 전자장치를 포함한다. 상기 전자장치의 예로는 상술한 화상형성장치, 전자레인지, TV, 각종 디스플레이 장치(LCD, PDP 등), 전열제품, 가전제품 등이 포함된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1a은 종래의 고압전원장치(High Voltage Power Supply : HVPS)의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 다채널 출력모듈의 세부 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 고압전원장치의 모듈화된 제어 및 구동 장치를 구비한 화상형성장치용 고압전원장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어 및 구동모듈의 보다 세부적인 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 4는 복수의 입력연결부, 복수의 LPF, 복수의 스위칭제어부 및 복수의 출력연결부를 하나의 모듈로 구성된 제어 및 구동모듈을 블록도로 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 제어 및 구동모듈과 이에 상응하는 복수의 변압기 및 복수의 정류 및 배압기를 하나의 보드(board)로 구성한 고압전원장치를 블록도로 도시한 것이다.
도 6은 저역통과필터의 일실시예에 대한 회로도를 도시한 것이다.

Claims (8)

  1. 변압기와 정류부 및 배압부를 제어 및 구동하는 제어 및 구동장치를 포함하는 화상형성장치용 고압전원 장치에 있어서,
    PWM신호를 저역통과 필터링하는 저역통과필터, 및 상기 저역통과 필터링된 신호를 증폭하고 상기 증폭된 신호를 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭신호로 생성하여 변압기의 1차측 코일로 출력하고, 피드백되는 고압출력을 받아들여 고압출력을 제어하는 스위칭제어부를 포함하는 변압기의 1차측 제어 및 구동회로부;
    상기 고압전원장치의 외부입력과 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로를 연결하는 입력연결부; 및
    상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로의 출력과 상기 변압기의 1차측 코일의 입력을 연결하는 출력연결부를,
    구성하는 복수의 부품 각각이 개별적으로 하나의 보드에 집적되고 상기 변압기 1차측과의 연결이 규격화된 모듈 보드로 생성하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 고압전원장치의 제어 및 구동 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로, 상기 입력연결부 및 상기 출력연결부를 각각 복수 개 구비한 것을 하나의 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 고압전원장치의 제어 및 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고압전원장치의 제어 및 구동 장치는
    몰딩되어 부품 간 절연이 확보된 것임을 특징으로 하는 화상형성장치용 고압 전원장치의 제어 및 구동 장치.
  4. 제1항 또는 제2항의 화상형성장치용 고압전원장치의 제어 및 구동 장치를 포함하고, 이를 이용하여 상기 고압전원장치를 제어 및 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  5. PWM신호를 저역통과 필터링하는 저역통과필터, 상기 저역통과 필터링된 신호를 증폭하고 상기 증폭된 신호를 구동전압으로 받아들여 고주파 스위칭 신호로 생성하여 변압기의 1차측 코일로 출력하고, 피드백되는 고압출력을 받아들여 고압출력을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 변압기의 1차측 제어 및 구동회로와, 고압전원장치의 외부입력과 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로를 연결하는 입력연결부, 및 상기 변압기의 1차측 제어 및 구동회로의 출력과 상기 변압기의 1차측 코일의 입력을 연결하는 출력연결부를 구성하는 복수의 부품 각각이 개별적으로 하나의 보드에 집적되고 상기 변압기 1차측과의 연결이 규격화된 모듈 보드로 생성한제어 및 구동 모듈;
    상기 제어 및 구동모듈에서 출력되는 스위칭 신호를 고압신호로 변환하는 변압기; 및
    상기 변압기의 2차측 고압신호를 정류하고 배압하여 화상형성장치용 고압전원장치의 직류 고압을 출력하는 정류 및 배압부를 포함함을 특징으로 하는 고압전원장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 및 구동모듈은
    몰딩되어 부품 간 절연이 확보된 것임을 특징으로 하는 고압전원장치
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 및 구동모듈은
    저역통과필터가 저항, 커패시터 및 가변저항으로 구성될 때, 상기 가변저항을 제외한 구성요소들을 몰딩하고, 상기 몰딩되지 않은 가변저항의 저항값을 조정하여 상기 변압기의 2차측 출력전압을 미세 조정함을 특징으로 하는 고압전원장치.
  8. 제5항 내지 제7 중 어느 한 항의 고압전원장치를 포함하고, 이를 전원장치로 사용하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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