專利名稱：使用數(shù)字控制產(chǎn)生高電壓的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的構(gòu)思涉及產(chǎn)生高電壓的裝置及其方法。特別地，本發(fā)明總的構(gòu)思涉及使用控制部分上的專用集成電路(ASIC)產(chǎn)生高電壓的裝置，以執(zhí)行用來控制高電壓的輸出穩(wěn)定性和各種輸出的數(shù)字控制方法。
背景技術(shù)：
圖像形成裝置將對應(yīng)于原始圖像數(shù)據(jù)輸入的圖像打印在記錄媒體如打印紙上。圖像形成裝置包括打印機(jī)、復(fù)印機(jī)或傳真機(jī)。圖像形成裝置如激光光束打印機(jī)、LED打印頭(LPH)打印機(jī)和傳真機(jī)中使用了電子照像方法。使用電子照像方法的圖像形成裝置通過充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印和定影步驟執(zhí)行打印。
圖1示意性地說明了使用電子照像方法的傳統(tǒng)圖像形成裝置。參考圖1，使用電子照像方法的圖像形成裝置包括光導(dǎo)鼓(photoconductive drum)1、充電輥2、激光掃描單元(LSU)3、顯影輥4、轉(zhuǎn)印輥5、控制部件6和高電壓電源(HVPS)70。
使用電子照像方法的傳統(tǒng)圖像形成裝置執(zhí)行打印步驟如下。HVPS 70根據(jù)控制部件6的控制提供預(yù)先確定的電壓給充電輥2、顯影輥4和轉(zhuǎn)印輥5。充電輥2用從HVPS 70提供的充電電壓均勻地給光導(dǎo)鼓1表面充電。LSU 3將對應(yīng)于從控制部件6輸入的圖像數(shù)據(jù)的光(即，激光束)掃描到光導(dǎo)鼓1。因此，在光導(dǎo)鼓1表面上形成靜電潛象?；诠鈱?dǎo)鼓1表面上形成的靜電潛象，使用顯影輥4提供的調(diào)色劑形成調(diào)色劑圖像。轉(zhuǎn)印輥5由HVPS 70提供的轉(zhuǎn)印電壓驅(qū)動，并且將光導(dǎo)鼓1上形成的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄媒體如打印紙上。轉(zhuǎn)印到打印紙上的調(diào)色劑圖像由定影劑(未顯示)的高熱和高壓在打印紙上定影，并且打印紙?jiān)趶棾龇较驈棾鰝鹘y(tǒng)圖像形成裝置(未顯示)。
作為圖像形成裝置如復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)或傳真機(jī)的關(guān)鍵部件，HVPS 70通過將12～24V的低電壓瞬間轉(zhuǎn)換為幾百或幾千伏的高電壓并對圖像形成裝置的鼓充電，來提供電壓。HVPS 70用作恒壓或恒流源以提供要求的電壓或電流。
圖2是說明傳統(tǒng)HVPS的電路圖。參考圖2，傳統(tǒng)HVPS包括低通濾波部件10、電壓控制部件20、振蕩器和功率轉(zhuǎn)換部件30、分壓部件40、電壓讀出部件50和保護(hù)部件60。當(dāng)?shù)屯V波部件10從外部引擎控制器接收到作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的輸入信號D(t)時(shí)，根據(jù)輸入信號D(t)的占空比決定輸出電壓的電平，并且低通濾波部件10通過包含電阻R1、R2、R15，以及電容C1和C10的2階RC濾波器將輸入信號D(t)轉(zhuǎn)換為DC信號。DC信號用作控制HVPS輸出電壓的參考信號。
電壓控制部件20作為控制器工作，它包含與電阻R3和電容C2并聯(lián)的差分電路IC1以放大誤差信號，并且它比較由低通濾波部件10輸出的DC信號和包含實(shí)際電壓反饋信號的信號，從而產(chǎn)生振蕩器和功率轉(zhuǎn)換部件30的晶體管Q的驅(qū)動信號。振蕩器和功率轉(zhuǎn)換部件30根據(jù)通過電阻R4和R5以及線圈N1由電壓控制部件20輸出的驅(qū)動信號VT1控制晶體管Q的基極電流，并且控制使用電壓Vcc的晶體管Q的集電極和通過電容C3連接在R4和R5之間的發(fā)射極之間的電壓。因此，確定電壓轉(zhuǎn)換部件的第一(初級)線圈N2的電壓，并且在具有高匝數(shù)比的電壓控制部件的第二(次級)線圈N3中感應(yīng)第二(輸出)電壓。
分壓部件40使用二極管D1和D2整流第二電壓，并使用電容C4和C5分配并平滑被整流的電壓，并且從振蕩器和功率轉(zhuǎn)換部件30的第二(次級)線圈N3中感應(yīng)的AC電壓(即，第二電壓)產(chǎn)生最終的DC高電壓。電壓讀出部件50包括電阻R16、R8和R7，與由電阻R10和電容C7組成的RC濾波器并聯(lián)的集成電路IC2。電壓讀出部件50通過電阻R11和R12以及C8連接到保護(hù)部件60，并且保護(hù)部件60包括集成電路IC2、二極管D3和D4以及電阻R15和R13。電壓讀出部件50和保護(hù)部件60檢測最終的DC高電壓，產(chǎn)生反饋信號給電壓控制部件20并阻止提供異常電壓。
圖2中說明的傳統(tǒng)HVPS是產(chǎn)生高電壓給一個特殊通道的顯影單元的電路，并且要求各通道提供預(yù)先確定的高電壓給充電輥2、顯影輥4和轉(zhuǎn)印輥5。
傳統(tǒng)HVPS使用模擬控制方法來分別地并精確地控制每個通道的輸出，并且因此應(yīng)該校正由低通RC濾波器10和電壓控制部件20之間的特性偏移導(dǎo)致的誤差。使用許多組件阻礙節(jié)省費(fèi)用，并且其結(jié)構(gòu)由于作為外部因素結(jié)果的有缺陷的單元部分可能導(dǎo)致傳統(tǒng)HVPS不正確地工作。晶體管Q用作振蕩器和功率轉(zhuǎn)換部件30中的開關(guān)器件，并且總工作在線性區(qū)域，使得晶體管Q連續(xù)地發(fā)熱。如圖2中說明的，傳統(tǒng)HVPS使用許多組件，因此增加組裝過程期間的制造時(shí)間和成本，要求印刷電路板(PCB)中的大空間來布置所述許多組件，并且由于PCB上組件的固定配置難于控制輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的構(gòu)思提供一種使用控制高電壓的ASIC(專用集成電路)芯片產(chǎn)生高電壓的裝置及其方法，并且通過使用數(shù)字控制方法使得易于控制輸出電壓。
本發(fā)明總的構(gòu)思的另外的方面和優(yōu)點(diǎn)一部分將在接下來的說明中闡明，一部分根據(jù)說明將是顯而易見的或者可以由本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)踐了解。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前面的和/或其它方面可以由提供一種產(chǎn)生高電壓的裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包含開關(guān)部件，用于中斷要提供給功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈的電流，以控制要感應(yīng)給功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓的波形，該參考值確定輸出電壓；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供控制參考值和時(shí)間常數(shù)給數(shù)字控制部件。
第二格式數(shù)據(jù)可以包含PWM(脈沖寬度調(diào)制)格式，并且第一格式數(shù)據(jù)可以通過串行通信接口傳輸。
數(shù)字接口部件可以包括PWM單元，用于轉(zhuǎn)換第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)為控制參考值并輸出控制參考值；通信接口，包括串行通信接口；存儲器，用于通過通信接口存儲和輸出時(shí)間常數(shù)；以及解復(fù)用器，用于通過PWM接口或通信接口接收并傳輸輸入控制數(shù)據(jù)。存儲器可以包括易失存儲器，用于存儲時(shí)間常數(shù)；以及可編程非易失存儲器，用于存儲時(shí)間常數(shù)，該存儲器與易失存儲器具有相同的存儲器映射。開關(guān)部件、數(shù)字接口部件和數(shù)字控制部件可以布置在單一芯片中。
數(shù)字控制部件可以接收功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓作為反饋信號，并且可以根據(jù)反饋信號調(diào)制開關(guān)部件的中斷操作的周期。
串行通信接口可以是SPI(串行外圍接口)、UART(通用異步接收器/發(fā)送器)和I2C的任何一個。開關(guān)部件可以包括MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)作為開關(guān)器件。產(chǎn)生高電壓的裝置可以用在圖像形成裝置中。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前面的和/或其它方面還可以由提供一種產(chǎn)生高電壓的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包含將具有第一和第二形式的輸入數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓，該控制參考值確定輸出電壓幅度；根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制預(yù)先確定的開關(guān)器件的開關(guān)操作；以及根據(jù)開關(guān)操作，通過中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流，調(diào)制感應(yīng)給功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈的電壓。產(chǎn)生高電壓的方法可以進(jìn)一步包含接收功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓作為反饋信號，并且根據(jù)反饋信號調(diào)制開關(guān)操作的周期。
該方法可以在單個芯片中執(zhí)行。產(chǎn)生高電壓的裝置可以由圖像形成裝置使用。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前面的和/或其它方面還可以通過提供一種半導(dǎo)體襯底上形成的ASIC(專用集成電路)芯片實(shí)現(xiàn)，該芯片控制輸出部件用于產(chǎn)生高電壓并且包含開關(guān)部件，用于中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流，以控制連接的轉(zhuǎn)換部件的次級線圈中感應(yīng)的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件的中斷操作，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓的波形，該控制參考值確定輸出電壓的電平；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二形式的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供時(shí)間常數(shù)和控制參考值給數(shù)字控制部件。所述ASIC芯片進(jìn)而可包含反饋電路部件，用于接收功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓作為反饋信號，并且根據(jù)反饋信號和控制參考值之間的比較調(diào)制開關(guān)部件的中斷操作周期。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前面的和/或其它方面還可以通過提供一種產(chǎn)生高電壓的裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包含編程器件，用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)；控制部件，用于產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；以及連接到編程器件和控制部件的高電壓產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生高電壓，該電壓具有分別根據(jù)第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)確定的第一特征和第二特征。


從下面結(jié)合附圖的實(shí)施例的說明，本發(fā)明總的構(gòu)思的這些和其它方面將變得更明顯和更容易理解，在附圖中圖1是說明傳統(tǒng)圖像形成裝置的原理圖；
圖2是說明產(chǎn)生高電壓的傳統(tǒng)裝置的電路方塊圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例產(chǎn)生高電壓的裝置的方塊圖；圖4是說明圖3的裝置的數(shù)字接口部件的方塊圖；圖5說明根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于產(chǎn)生高電壓的圖3的裝置、控制部件以及編程器件之間的連接。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例，其例子在附圖中說明，其中相同的參考符號始終指相同的元件。下面由參考

實(shí)施例以便解釋本發(fā)明總的構(gòu)思。
根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例產(chǎn)生高電壓的裝置包括傳統(tǒng)模擬器件的結(jié)合，并且具有基于數(shù)字控制用來控制功率轉(zhuǎn)換部件的第一(初級)線圈的一個ASIC芯片。根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例，ASIC芯片可以驅(qū)動四個通道。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例產(chǎn)生高電壓的裝置的方塊圖。參考圖3，該裝置包含半導(dǎo)體芯片或集成電路芯片，如ASIC芯片600。從圖3的裝置產(chǎn)生的高電壓可以用于對圖像形成單元900充電，如圖1的鼓1、顯影輥4和轉(zhuǎn)印輥5。在圖3中，ASIC芯片600包括數(shù)字接口部件100、振蕩器130、電源開啟設(shè)置部件150、第一到第四數(shù)字控制部件200、300、400和500，以及第一到第四開關(guān)部件270、370、470和570。第一到第四開關(guān)部件270、370、470和570連接到第一到第四輸出部件的相應(yīng)輸出部件，每個輸出部件分別配備功率轉(zhuǎn)換部件和功率分配部件。為了方便，圖3說明連接到第一開關(guān)部件270的第一輸出部件650。第二、第三和第四輸出部件可以分別連接到第二、第三和第四開關(guān)部件370、470和570，以提供電壓給圖像形成單元900。
數(shù)字接口部件100從外部引擎控制部件接收控制數(shù)據(jù)以確定輸出電壓的電平?？刂茢?shù)據(jù)可以包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，該信號包含由其占空比決定的輸出電壓的電平。數(shù)字接口部件100可以用各種通信接口方法，通過端子‘ch1/cs_n’、‘ch2_sck’、‘ch3/sdi’、‘ch4/sdo’等與外部引擎控制部件通信以接收控制數(shù)據(jù)。各種通信接口方法包括通用異步接收器/發(fā)送器(UART)和串行通信接口，如以串行通信在兩個裝置間交換數(shù)據(jù)的串行外圍接口(SPI)和雙向串行總線I2C。
數(shù)字接口部件100將從外部引擎控制部件輸入的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一種或更多預(yù)先確定的格式，并且發(fā)送被轉(zhuǎn)換的控制數(shù)據(jù)到第一到第四數(shù)字控制部件200、300、400和500，分別用作時(shí)間常數(shù)(data 1、data 2、data 3和data 4)以確定輸出電壓的波形，并且用作控制參考值(V01*、V02*、V03*和V04*)以確定輸出電壓的電平。
第一到第四數(shù)字控制部件200、300、400和500可以具有類似的結(jié)構(gòu)和功能。從數(shù)字接口部件100發(fā)送的控制參考值(V01*、V02*、V03*和V04*)與反饋信號(V0)比較，該信號具有檢測到的每個通道的實(shí)際輸出電壓并且使用電阻R20和R30從各輸出部件反饋。比較的結(jié)果用于產(chǎn)生對應(yīng)于第一到第四開關(guān)部件270、370、470和570的開關(guān)器件的驅(qū)動信號。
ASIC芯片600可以包括第一到第四開關(guān)部件270、370、470和570，每個使用金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)(M1、M2、M3和M4)作為開關(guān)器件。通過提供由第一到第四數(shù)字控制部件200、300、400和500輸出的驅(qū)動信號給MOSFET的柵極，第一到第四開關(guān)部件270、370、470和570提供受控電壓給串聯(lián)連接到MOSFET漏極的功率轉(zhuǎn)換部件的第一線圈。因?yàn)镸OSFET用作開關(guān)器件，本實(shí)施例中可能不需要散熱片來消散由晶體管產(chǎn)生的熱量。
第一輸出部件650包括功率轉(zhuǎn)換部件、功率分配部件和整流部件。功率轉(zhuǎn)換部件串聯(lián)連接到開關(guān)器件270，并且根據(jù)開關(guān)器件270的開啟和關(guān)閉操作諧振，以產(chǎn)生可以用于控制圖像形成裝置的組件的AC信號。因此，功率轉(zhuǎn)換部件的第二(次級)線圈可以用具有高電勢的AC信號(或AC電壓)感應(yīng)。功率分配部件和整流部件根據(jù)輸出電壓的范圍整流功率轉(zhuǎn)換部件的第二線圈中感應(yīng)的AC電壓，以控制圖像形成裝置的組件，或者通過分配電路提高要用于最終輸出電壓的AC電壓?？梢蕴峁┓答佇盘朏B1給第一數(shù)字控制部件200以控制第一數(shù)字控制部件200。類似地，反饋信號FB2、FB3和FB4可以分別提供給第二、第三和第四數(shù)字控制部件300、400和500。ASIC芯片600包括作為時(shí)鐘產(chǎn)生器的振蕩器130和電源開啟設(shè)置部件150，并且被提供用于高電壓供應(yīng)的24V以及用于IC驅(qū)動的VDD。
根據(jù)從外部引擎控制部件接收的控制數(shù)據(jù)控制第一到第四輸出部件，使得產(chǎn)生高電壓。
圖4是說明圖3的裝置的數(shù)字接口部件100的方塊圖。參考圖3和4，數(shù)字接口部件100包括解復(fù)用器103、PWM接口105、通信接口107、靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲器(SRAM)109和生產(chǎn)編程的只讀存儲器(P2ROM)111。
根據(jù)輸入到‘編程’端子的信號，解復(fù)用器103發(fā)送通過端子‘ch1/cs_n’、‘ch2/sck’、‘ch3/sdi’和‘ch4/sdo’輸入的信號到PWM接口105和通信接口107中的至少一個。即，當(dāng)輸入低信號到‘編程’端子時(shí)，通過端子‘ch1/cs_n’、‘ch2/sck’、‘ch3/sdi’和‘ch4/sdo’輸入的信號被發(fā)送到PWM接口105，并且當(dāng)輸入高信號到‘編程’端子時(shí)，通過端子‘ch1/cs_n’、‘ch2/sck’、‘ch3/sdi’和‘ch4/sdo’輸入的信號被發(fā)送到通信接口107。
PWM接口105從控制部件接收用于確定輸出電壓電平的控制參考值作為PWM格式的控制數(shù)據(jù)。即，PWM接口105為每個高電壓通道計(jì)算以PWM格式表示控制數(shù)據(jù)的脈沖的寬度(duty width)，并且基于從振蕩器130提供的時(shí)鐘信號參考脈沖寬度，根據(jù)占空比確定各高電壓通道中輸出電壓的電平。振蕩器130可以放置在ASIC芯片600內(nèi)(見圖3)。PWM接口105以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式輸出各高電壓通道的控制參考值(如，V01*)?？梢蕴砑訂为?dú)的同步電路以消除由于輸入PWM信號和時(shí)鐘信號之間的抖動產(chǎn)生的波動。控制參考值(如，V01*)被用作確定反饋控制中輸出電壓電平的參考值，使得當(dāng)輸入PWM信號的寬度是100％時(shí)可以執(zhí)行關(guān)閉操作，而當(dāng)PWM信號的寬度是0％時(shí)可以輸出MAX(最大)電壓以執(zhí)行開啟操作。在開環(huán)控制中，‘MAX’電壓與輸入信號獨(dú)立地輸出。
在高信號被輸入到‘編程’端子時(shí)的編程模式中，通信接口107根據(jù)各種串行通信方法從外部引擎控制部件接收控制數(shù)據(jù)。
各種串行通信方法可以包括通用異步接收器/發(fā)送器(UART)、使兩個裝置間能夠以串行通信方式交換數(shù)據(jù)的串行外圍接口(SPI)和作為雙向串行總線的I2C。將從通信接口107發(fā)送的控制數(shù)據(jù)存儲在SRAM 109，并且用于設(shè)置第一數(shù)字控制部件200(見圖3)中的輸出電壓補(bǔ)償器的時(shí)間常數(shù)。
通信接口107連接到P2ROM 111，該P(yáng)2ROM 111是與SRAM 109具有相同存儲器映射的熔斷陣列(fuse array)，并且永久存儲輸出電壓補(bǔ)償器的調(diào)諧結(jié)束的時(shí)間常數(shù)。類似地，如果應(yīng)用多功能接口，使用有限數(shù)目的輸入和輸出端子執(zhí)行多功能操作，并且ASIC 600變?yōu)榫o湊尺寸。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有圖3的裝置600、控制部件700以及編程器件800之間的連接。如圖3到5中說明的，控制部件700的PWM輸出端子PWM1、PWM2、PWM3和PWM4連接來分別控制裝置600的端子ch1/cs_n、ch2/sck、ch3/sdi和ch4/sdo?？刂撇考?00的‘編程’端子連接到裝置600的‘編程’端子。通過該連接，控制部件700可以通過PWM輸出端子PWM1、PWM2、PWM3和PWM4控制四個通道的輸出電壓。如圖5中說明的，根據(jù)編程模式，裝置600外部的編程器件800可以并行地連接到控制部件700?？刂撇考?00保持高阻抗?fàn)顟B(tài)以便避免數(shù)據(jù)錯誤。如果控制部件700具有支持‘三態(tài)’的雙向I/O結(jié)構(gòu)，則控制部件700在控制模式期間通過直接模式轉(zhuǎn)換發(fā)送PWM輸出，而在編程模式期間直接改變和存儲時(shí)間常數(shù)。
編程模式期間使用的命令代碼包括‘寫’、‘讀’、‘裝載’和‘熔斷(fuse)’，并且下面的[表1]說明命令代碼的細(xì)節(jié)。


根據(jù)‘寫’命令，作為從編程器件800作為數(shù)據(jù)接收的時(shí)間常數(shù)存儲在SRAM 109中，并且當(dāng)存儲連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)，SRAM 109中的存儲地址自動增加。根據(jù)‘讀’命令，存儲在SRAM 109中的時(shí)間常數(shù)由外部編程器件800讀取，并且可以用于驗(yàn)證存儲在SRAM 109中的數(shù)據(jù)。
根據(jù)‘裝載’命令，映射永久存儲在熔斷陣列例如P2ROM 111中的數(shù)據(jù)到SRAM 109中，可以通過通信接口107發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)在P2ROM 111和SRAM 109之間復(fù)制?！b載’和‘讀’命令可以用于驗(yàn)證存儲在P2ROM 111中的數(shù)據(jù)。
‘熔斷’命令用于根據(jù)‘寫’命令在多熔斷陣列如P2ROM 111中永久地存儲SRAM 109中存儲的數(shù)據(jù)，并且在復(fù)位操作期間，存儲在P2ROM 111中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到SRAM 109中，并且可以用于執(zhí)行控制功能。
因?yàn)楦鶕?jù)‘寫’命令，即使數(shù)據(jù)不存儲在P2ROM 111中而存儲在SRAM109中，輸出電壓控制環(huán)路也正常工作，通過為調(diào)整對時(shí)間常數(shù)簡單編程，可以執(zhí)行調(diào)諧而不丟失P2ROM 111。
在數(shù)字控制部件200、300、400和500的每個中，可以實(shí)施使用RC濾波器和運(yùn)算放大器執(zhí)行控制功能的結(jié)構(gòu)，該RC濾波器和運(yùn)算放大器在圖2的傳統(tǒng)裝置中使用以產(chǎn)生高電壓。根據(jù)本實(shí)施例，ASIC芯片600的實(shí)施結(jié)構(gòu)按有源方式(actively)處理連接到第一到第四輸出部件650中任何一個的負(fù)載的變化。產(chǎn)生高電壓的裝置的結(jié)構(gòu)可以通過在ASIC芯片中包括開關(guān)器件進(jìn)一步簡化。
因?yàn)锳SIC芯片使得能夠輸出四個或更多通道，通過在圖像形成裝置例如Mono LBP和Tandem C-LBP中使用多個ASIC芯片，多輸出可以是可能的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的各種實(shí)施例，通過包含一個使用數(shù)字控制方法的ASIC芯片，可能減少部件的數(shù)目并實(shí)現(xiàn)裝置的緊湊性以產(chǎn)生圖像形成裝置可使用的高電壓。圖像形成裝置的功能通過使用控制數(shù)據(jù)擴(kuò)展，該控制數(shù)據(jù)通過各種通信接口方法如SPI、UART或12C接收。
通過使用從外部編程器件提供的程序控制可變值，如用于ASIC芯片中的數(shù)字控制部件的成比例增益，產(chǎn)生高電壓的裝置的實(shí)施例根據(jù)輸出狀態(tài)實(shí)現(xiàn)容易的最佳控制和增加的靈活性。通過減少用于調(diào)諧每個參數(shù)需要的時(shí)間提高規(guī)模生產(chǎn)的效率，并且通過在ASIC芯片中包括用作開關(guān)器件的MOSFET，解決了傳統(tǒng)HVPS的發(fā)熱問題。
盡管已經(jīng)顯示和說明了本發(fā)明總的構(gòu)思的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在這些實(shí)施例中可以進(jìn)行改變而不背離本發(fā)明總的構(gòu)思的原理和精神，本發(fā)明總的構(gòu)思的范圍在權(quán)利要求和它們的等價(jià)物中定義。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生高電壓的裝置，包含開關(guān)部件，用于中斷要提供給功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈的電流，以控制要感應(yīng)給功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓的波形，該控制參考值確定輸出電壓的電平；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供控制參考值和時(shí)間常數(shù)給數(shù)字控制部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)包含PWM信號，并且第一格式的輸入控制數(shù)據(jù)通過串行通信接口發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中數(shù)字接口部件包含PWM單元，用于轉(zhuǎn)換第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)為控制參考值并輸出控制參考值；通信接口，包括串行通信接口；存儲器，用于通過通信接口存儲和輸出時(shí)間常數(shù)；以及解復(fù)用器，用于通過PWM接口或通信接口接收輸入控制數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中存儲器包含易失存儲器，用于存儲時(shí)間常數(shù)；以及可編程非易失存儲器，用于存儲時(shí)間常數(shù)，其與易失存儲器具有相同的存儲器映射。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中串行通信接口是SPI、UART和I2C之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中開關(guān)部件、數(shù)字接口部件和數(shù)字控制部件安置在單一芯片中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中數(shù)字控制部件接收功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓作為反饋信號，并且根據(jù)反饋信號和控制參考值之間的比較調(diào)制開關(guān)部件的中斷操作的周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中開關(guān)部件包含MOSFET以執(zhí)行中斷操作。
9.一種圖像形成裝置，包含輸出部件，包含由初級線圈和次級線圈構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換部件；開關(guān)部件，通過中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流控制功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈中感應(yīng)的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件的中斷操作，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓的波形，該控制參考值確定輸出電壓的電平；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二格式的輸入控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供時(shí)間常數(shù)和控制參考值給數(shù)字控制部件。
10.一種產(chǎn)生高電壓的方法，該方法包含分別將具有第一和第二格式的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓，該控制參考值確定輸出電壓的幅度；根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制預(yù)先確定的開關(guān)器件的開關(guān)操作；以及根據(jù)開關(guān)操作，通過中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流，調(diào)制功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈中感應(yīng)的輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)而包含接收功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈的輸出電壓作為反饋信號，并且根據(jù)反饋信號和控制參考值之間的比較調(diào)制開關(guān)操作的周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的產(chǎn)生高電壓的方法，其中在單個芯片中執(zhí)行該方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中第二格式的輸入數(shù)據(jù)包含PWM，并且第一格式的輸入數(shù)據(jù)通過串行通信接口發(fā)送。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的產(chǎn)生高電壓的方法，其中開關(guān)部件包含MOSFET。
15.一種在一個半導(dǎo)體襯底上提供的ASIC(專用集成電路)芯片，用于控制輸出部件產(chǎn)生高電壓，該ASIC芯片包含開關(guān)器件，用于中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流，以控制連接的轉(zhuǎn)換部件的次級線圈中感應(yīng)的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件的中斷操作，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈輸出電壓的波形，該控制參考值確定輸出電壓的電平；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二形式的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供時(shí)間常數(shù)和控制參考值給數(shù)字控制部件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ASIC芯片，進(jìn)而包含反饋電路部件，用于接收功率轉(zhuǎn)換部件的次級線圈的輸出電壓作為反饋信號，并且根據(jù)反饋信號和控制參考值之間的比較調(diào)制開關(guān)部件的中斷操作周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ASIC芯片，其中具有第二形式的輸入數(shù)據(jù)包含PWM信號，并且第一形式的輸入數(shù)據(jù)通過串行通信接口發(fā)送。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ASIC芯片，其中開關(guān)部件包含MOSFET。
19.一種產(chǎn)生高電壓的裝置，包含編程器件，用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)；控制部件，用于產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；以及高電壓產(chǎn)生裝置，其連接到編程器件和控制部件，用于產(chǎn)生高電壓，該高電壓具有分別根據(jù)第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)確定的第一特征和第二特征。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中控制部件產(chǎn)生控制模式信號和編程模式信號，并且高電壓產(chǎn)生裝置根據(jù)控制模式信號和編程模式信號選擇性地接收第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)之一。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中編程器件包含各第一端子；控制部件包含各第二端子和編程端子；以及高電壓產(chǎn)生裝置包含各第三端子，各第三端子一般連接到各第一端子和各第二端子中相應(yīng)的端子以分別接收第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)；以及連接到編程端子的第二編程端子，用于接收模式信號以通過各第三端子選擇性地接收第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中高電壓產(chǎn)生裝置包含單個單片半導(dǎo)體，用于根據(jù)第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生開關(guān)信號；以及輸出部件，包含接收開關(guān)信號的初級線圈，以及根據(jù)開關(guān)信號產(chǎn)生對應(yīng)于高電壓的輸出信號的次級線圈。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述單個單片半導(dǎo)體比較第二數(shù)據(jù)和輸出部件的反饋數(shù)據(jù)以產(chǎn)生開關(guān)信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述單個單片半導(dǎo)體包含SRAM和P2ROM中的至少一個以存儲第一數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中高電壓產(chǎn)生裝置包含單片半導(dǎo)體，具有一個或更多連接到編程器件和控制部件的端子的公共端子，以選擇性地從編程器件和控制部件接收第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)；以及一個或更多數(shù)字控制部件，根據(jù)第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)產(chǎn)生開關(guān)信號；以及輸出部件，根據(jù)開關(guān)信號產(chǎn)生高電壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述單片半導(dǎo)體包含PWM接口，用于根據(jù)第二數(shù)據(jù)輸出控制參考值；以及通信接口，用于輸出對應(yīng)于第二數(shù)據(jù)的時(shí)間常數(shù)，其中數(shù)字控制部件根據(jù)控制參考值和時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生開關(guān)信號。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述單片半導(dǎo)體包含SRM以存儲第一數(shù)據(jù)，以及P2ROM以存儲參考數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中參考數(shù)據(jù)用于根據(jù)第一數(shù)據(jù)的特征映射SRAM。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中高電壓產(chǎn)生裝置包含用于存儲第一數(shù)據(jù)的存儲器，以及用于存儲參考數(shù)據(jù)從而驗(yàn)證第一數(shù)據(jù)的P2ROM。
全文摘要
一種產(chǎn)生高電壓的裝置，包括輸出部件，具有由初級線圈和次級線圈構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換部件；開關(guān)部件，通過中斷功率轉(zhuǎn)換部件初級線圈中的電流控制功率轉(zhuǎn)換部件次級線圈中感應(yīng)的輸出電壓；數(shù)字控制部件，用于根據(jù)時(shí)間常數(shù)和控制參考值控制開關(guān)部件的中斷操作，該時(shí)間常數(shù)確定功率轉(zhuǎn)換部件的輸出電壓的波形，該控制參考值確定輸出電壓的電平；以及數(shù)字接口部件，用于分別將具有第一和第二形式的輸入控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間常數(shù)和控制參考值，并且提供時(shí)間常數(shù)和控制參考值給數(shù)字控制部件。
文檔編號G03G15/05GK1851564SQ200610074669
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月23日
發(fā)明者趙埈奭, 蔡榮敏 申請人:三星電子株式會社