DE60313407T2 - Stromversorgung mit Überspannungsschutz - Google Patents

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DE60313407T2 DE2003613407 DE60313407T DE60313407T2 DE 60313407 T2 DE60313407 T2 DE 60313407T2 DE 2003613407 DE2003613407 DE 2003613407 DE 60313407 T DE60313407 T DE 60313407T DE 60313407 T2 DE60313407 T2 DE 60313407T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochspannungs-Schaltnetzteil gemäß dem Oberbegriff des hieran angefügten Anspruchs 1.
  • Laserdrucker und Faxgeräte erfordern Hochspannungs-Gleichstromquellen. Diese Quellen können einen Inverter zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom, einen Transformator zum Hinauftransformieren der Wechselspannung und eine Hochspannungsgleichrichtungs- und Multipliziereinrichtung umfassen.
  • Die Quellen können unter einer unerwünschten Stoßspannung leiden, die mit dem Transformator verknüpft ist, wenn die Energieversorgung abgeschaltet wird. In dem Fall eines Laserdruckers kann eine Stoßspannung, die beim Unterbrechen der elektrischen Energie auftritt, eine auf eine organische Fotoleitertrommel anzuwendende Überschussspannung induzieren, die die Trommel beschädigen kann. Zusätzlich wird elektrische Energie unnötigerweise auf die Hochspannungs-Gleichstromquelle während des Leerlaufmodus angewendet.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine konventionelle Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung zeigt.
  • Die in 1 gezeigte Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung hat eine Energieversorgungseinheit 10, eine Steuereinheit 20 und einen Hochspannungsgenerator 30. Die Energieversorgungseinheit 10 richtet eine extern angewendete Wechselspannung gleich, um Gleichspannungen von z.B. 24 V und 5 V zu erzeugen. Die 24V-Ausgabe wird an den Hochspannungsgenerator 30 geliefert, und die 5V-Ausgabe treibt die Steuereinheit 20 an.
  • Die Steuereinheit 20 gibt ein Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Signal an den Hochspannungsgenerator 30 aus.
  • Der Hochspannungsgenerator 30 erzeugt Wechselspannungen, die von einigen wenigen hundert Volt bis zu wenigen eintausend Volt reichen, durch An- und Abschalten in Abhängigkeit von dem PWM-Signal von der Steuereinheit 20.
  • Der Hochspannungsgenerator 30 enthält ein Schaltteil 31, einen Transformator 32 und einen Gleichrichter 33.
  • Das Schaltteil 31 wird wiederholt an- und abgeschaltet durch das PWM-Signal von der Steuereinheit 20. Wenn das Schaltteil 31 durch das PWM-Signal abgeschaltet ist, ist der Stromfluss von der 24V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 10 durch die Primärseite 32a des Transformators 32 unterbrochen.
  • Der Transformator 32 induziert eine hohe Wechselspannung über seine Sekundärseite 32b von einem Öffnen und Schließen des Pfades durch die Primärseite 32a von der 24V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 10 in Ansprechen auf das PWM-Signal. Die Windungsanzahl der Sekundärseite 32b ist größer als die Windungen der Primärseite 32a, um eine Spannung auszugeben, die höher als die angewendete Spannung ist.
  • Der Gleichrichter 33 richtet die Wechselspannung über der Sekundärseite 32b des Transformators 32 gleich. Der Gleichrichter 33 verwendet einen N-fach-Spannungsmultiplizierer zum Erhöhen der von dem Transformator 32 ausgegebenen Spannung.
  • Das Schaltteil 31 ist geschlossen, wenn das PWM-Signal niedrig ist, und offen, wenn das PWM-Signal hoch ist. Wenn die Energieversorgungseinheit 10 ausgeschaltet wird, wird die 5V-Versorgung zu der Steuereinheit 20 rapide unter ihre minimale Betriebsspannung reduziert, was bewirkt, dass die PWM-Signalausgabe niedrig ist. Jedoch fällt die 24V-Ausgabe langsamer, und es kann noch eine Ausgabe von z.B. 18 V geben, wenn die Steuereinheit den Betrieb einstellt. Somit gibt es die Möglichkeit, dass das Schaltteil 31 angeschaltet wird, nachdem die Vorrichtung abgeschaltet wird, um einen Zusatzpuls eines Stroms von der 24V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 10 durch die Primärseite 32a und die fortgesetzte Ausgabe einer hohen Spannung durch den Gleichrichter 33 zu ermöglichen.
  • 2 zeigt die Ausgabespannung der Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung von 1, wenn sie abgeschaltet wird.
  • Mit Verweis auf 2 existiert eine Gleichspannung von z.B. 18 V über der Primärseite 32a des Transformators 32 zu der Zeit, die mit 1 markiert ist, wenn die extern zu der Energieversorgungseinheit 10 angewendete Wechselspannung abgetrennt wird, so dass die Spannung bei der 5V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 20 auf einen Wert gleich oder kleiner als 2,5 V gesenkt wird. Da die Spannung der 5V-Ausgabe auf einen im Wesentlichen gleich zu, oder kleiner als, 2,5 V abfällt, stellt die Steuereinheit 20 den Betrieb ein, und die PWM-Signalausgabe geht auf niedrig. Wenn der Potentialpegel des von der Steuereinheit 20 ausgegebenen PWM-Signals das logische "Niedrig" wird, existiert eine Spannung, mit "a" markiert, über der Primärseite 32a des Transformators, so dass eine hohe Wechselstromspannung, d.h. eine Stoßspannung, über die Sekundärseite 32b des Transformators 32 induziert wird.
  • Wie oben beschrieben kann eine hohe Gleichspannung, die auf elektronische Vorrichtungen, so wie Laserdrucker, Faxgeräte oder Ähnliches, angewendet wird, Teile der elektronischen Vorrichtungen beschädigen, wenn die Vorrichtungen in einem abgeschalteten Zustand sind.
  • Eine Energieversorgungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Steuereinheit gekennzeichnet, die zum Ausgeben eines Energieversorgungs-Freigabesignals konfiguriert ist, wenn sie wirkend angetrieben ist, und durch eine zweite Schalteinrichtung, die auf das Energieversorgungs-Freigabesignal anspricht, um die erste Spannungsausgabe auf den Transformator anzuwenden, nur wenn die Steuereinheit wirkend angetrieben ist.
  • Vorzugsweise ist die Primärseite des Transformators in Reihe zwischen der ersten und der zweiten Schalteinrichtung angeschlossen.
  • Vorzugsweise ist ein Spannungsmultiplizier-Gleichrichter zum Multiplizieren und Gleichrichten der Ausgabe des Transformators bereitgestellt.
  • Vorzugsweise ist der Energieversorgungsschaltkreis so konfiguriert, dass, wenn die Eingangswechselspannung entfernt ist, die Spannung bei der zweiten Gleichspannungsausgabe auf eine Spannung fällt, bei welcher die Steuerungseinheit nicht länger wirkend angetrieben ist, bevor die Spannung bei der ersten Gleichspannungsausgabe betriebstechnisch insignifikant wird.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben werden, mittels eines Beispiels, mit Verweis auf 3 bis 5 der begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1 ein Blockdiagramm ist, das eine konventionelle Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung zeigt;
  • 2 eine Ansicht ist, die die ausgegebene Spannung der Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung von 1 zeigt, wenn die Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung abgeschaltet wird;
  • 3 ein Blockdiagramm einer Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 ein Blockdiagramm eines Teils eines alternativen Hochspannungsgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 5 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb der in 3 gezeigten Vorrichtung veranschaulicht.
  • Wie in 3 ersichtlich, enthält eine Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung eine Energieversorgungseinheit 100, eine Steuereinheit 200, einen Hochspannungsgenerator 300 und eine Energieversorgungs-Steuereinheit 400.
  • Die Energieversorgungseinheit 100 richtet eine extern angewendete Wechselspannung gleich, um Gleichspannungen von 24 V und 5 V zu erzeugen. Die 24V-Ausgabe wird zur Hochspannungserzeugung verwendet. Die 5V-Ausgabe treibt die Steuereinheit 200 an.
  • Die Steuereinheit 200 gibt ein PWM-Signal aus und erzeugt selektiv ein Steuersignal Pow_en, das nur "hoch" ist, wenn die Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung eine Hochspannung ausgeben sollte. In einem Fall eines Laserdruckers gibt die Steuereinheit 200 z.B. das Steuersignal Pow_en in seinem hohen Zustand nur beim elektrischen Laden der organischen Fotoleitertrommel mit einer Hochspannung aus. Das heißt, dass die Steuereinheit 200 festgesetzt ist zum Ausgeben des Steuersignals Pow_en in seinem hohen Zustand, nur wenn eine Vorrichtung, so wie eine Drucker, ein Faxgerät oder Ähnliches, mit einer Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung eine Hochspannung erfordert. Dieses kann erreicht werden durch Implementieren der Steuereinheit 200 mit einem Microcontroller (nicht gezeigt). Ein Speicher (nicht gezeigt) in dem Microcontroller kann programmiert sein, den Microcontroller zu veranlasssen, das Steuersignal Pow_en in seinem hohen Zustand auszugeben, nur wenn eine Hochspannung erforderlich ist.
  • Der Hochspannungsgenerator 300 reagiert auf ein von der Steuereinheit 200 angewendetes PWM-Signal und gibt Spannungen aus, die von wenigen hundert bis wenigen tausend Volt reichen.
  • Die Energieversorgungssteuereinheit 400 reagiert auf das Steuersignal Pow_en, das in seinem hohen Zustand ist, durch Anwenden der 24V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 100 auf den Hochspannungsgenerator 300. Wenn die externe Wechselstromversorgung an die Energieversorgungseinheit abgeschaltet ist, wird demgemäß die 24V-Ausgabe der Energieversorgungseinheit 100 nicht auf den Hochspannungsgenerator 300 angewendet, und der Hochspannungsgenerator 300 erzeugt nicht eine Stoßspannung, wenn die externe Wechselspannung entfernt wird.
  • Der Hochspannungsgenerator 300 hat einen Verstärker 310, einen Spannungserhöher 330 und einen Gleichrichter 340.
  • Der Komparator 320 umfasst einen Betriebsverstärker mit einem nicht-invertierenden (+) Eingangsanschluss und einem invertierenden (–) Eingangsanschluss. Der Betriebsverstärker empfängt das verstärkte PWM-Signal bei seinem nicht-invertierenden Eingang und vergleicht es mit einem zurückgekoppelten Teilstück einer Spannungsausgabe durch den Gleichrichter 340, das bei dem invertierenden Eingangsanschluss des Betriebsverstärkers empfangen ist. Wenn das zurückgekoppelte Teilstück der Ausgabe des Verstärkers größer als die Ausgabe des Verstärkers 31 ist, wird demgemäß die Ausgabe des Betriebsverstärkers niedrig gehalten, und der Spannungserhöher ist gesperrt.
  • Der Spannungserhöher 330 enthält einen Transformator 332, dessen Primärseite 332a in Reihe zwischen der Ausgabe der Energieversorgungssteuereinheit 400 und Schalttransistor 331 verbunden ist, der durch die Ausgabe des Komparators 320 gesteuert ist. Die An/Aus-Operation des Transistors 331 in Abhängigkeit von der Ausgabe des Komparators 320 erhöht die 24V-Gleichspannung von der Energieversorgungssteuereinheit 400 auf Wechselspannungen, die von wenigen hundert bis wenigen tausend Volt reichen. Der Pfad durch die Primärseite 332a des Transformators 332a zu Masse wird häufig geöffnet und geschlossen, so dass eine effektive Wechselspannung auf Primärseite 332a des Transformators 332 angewendet wird.
  • Demgemäß wird eine Hochspannung über die Sekundärseite 332b des Transformators 332 induziert. Die Ausgabespannung wird durch das Windungsverhältnis zwischen der Primärseite 332a und der Sekundärseite 332b bestimmt, und die Sekundärseite 332b hat mehr Windungen als die Primärseite 332a.
  • Der Gleichrichter 340 richtet die durch den Spannungserhöher 330 ausgegebene hohe Wechselspannung gleich. Der Gleichrichter 340 verwendet einen N-fach-Spannungsmultiplizierer zum Erhöhen der Gleichspannung von dem von dem Spannungserhöher 331 ausgegebenen Wechselspannungspegel. Der in 3 gezeigte Gleichrichter ist ein konventioneller Villard-Viermal-Spannungsmultiplizierer, der eine Spannung von 4 × Vp ausgibt, wobei Vp die Ausgabespannung des Transformators 332 ist.
  • Währen eines ersten negativen Halbzyklus lädt die Ausgabe des Transformators 332 einen ersten Kondensator 341, so dass Vp zwischen Knoten "b" und "c" auftritt, und ein zweiter Kondensator 342 wird auf Vp über eine erste Diode 343 geladen.
  • Während des nächsten positiven Halbzyklus wird ein dritter Kondensator 344 auf 2Vp durch die Ausgabe des Transformators 332 in Reihe mit der Spannung über den zweiten Kondensator 342 über eine zweite Diode 345 geladen.
  • Während des nächsten negativen Halbzyklus wird die Ladung in dem zweiten Kondensator 342 aufgefrischt, und ein vierter Kondensator 346 wird auf 3Vp durch die Transformatorausgabe in Reihe mit der 2Vp über den dritten Kondensator 344 über eine dritte Diode 345 geladen.
  • Während des nächsten positiven Halbzyklus wird die Ladung in dem dritten Kondensator 344 aufgefrischt und ein fünfter Kondensator 348 wird auf 4Vp durch die Transformatorausgabe in Reihe mit der 3Vp über den vierten Kondensator 346 über eine vierte Diode 349 geladen.
  • Während nachfolgender Zyklen wird die Ausgabe im Wesentlichen bei 4Vp aufgrund des davon gezogenen vernachlässigbaren Stroms gehalten.
  • Die Energieversorgungssteuereinheit 400 hat ein erstes Schaltteil 410 und ein zweites Schaltteil 420.
  • Das erste Schaltteil 410 reagiert auf das hochgehende Steuersignal Pow_en, wenn die Energieversorgungseinheit 100 eine Energie mit 5 V an die Steuereinheit 200 liefert, durch Halten der Spannung beim Knoten "d" bei Masse. Das erste Schaltteil 410 umfasst einen NPN-Transistor 412, einen Widerstand 411 zum Begrenzen des auf die Basis des Transistors 412 angewendeten Stroms, einen Widerstand 413 zum unter Vorspannung Setzen des Transistors 412, und einen Widerstand 414 zum Begrenzen des Kollektorstroms des Transistors 412.
  • Das zweite Schaltteil 420 bildet einen Strompfad zwischen einem Knoten "e" und einem Knoten "f", wenn der Knoten "d" auf Masse durch das erste Schaltteil 410 gebracht ist. Wenn das Steuersignal Pow_en in seinem hohen Zustand ist, wird deshalb die 24V-Gleichspannungsausgabe der Energieversorgungseinheit 100 von dem Kollektor des Transistors 421 geliefert, und auf die Primärseite 332a des Transformators 332 des Spannungserhöhers 330 angewendet. Im Wesentlichen zur selben Zeit ist das von der Steuereinheit 200 ausgegebene PWM-Signal hoch, um den Transistor 331 des Spannungserhöhers 300 abgeschaltet zu halten. Dann wird das PWM-Signal zweckmäßig ausgegeben, so dass der Schalttransistor 331 an- und abgeschaltet wird zum Zerhacken des Stroms durch die Primärseite 332a des Transformators 332. Dieses verursacht, dass eine hohe Wechselstromspannung in der Sekundärseite 332b des Transformators 332 induziert wird.
  • Wenn die der Energieversorgungseinheit 100 gelieferte externe Wechselspannung "AC" entfernt wird, wird das Steuersignal Pow_en auf seine niedrigen Zustand geändert, so dass die Energieversorgungssteuereinheit 400 den Strompfad zwischen den Knoten "e" und "f" trennt. Das heißt, wenn die Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung abgeschaltet wird, dass die 24V-Gleichspannung nicht länger auf die Primärseite 332a des Transformators 332 angewendet wird, so dass eine unerwünschte Stoßspannung nicht über die Ausgangsanschlüsse des Transformators 332 induziert wird.
  • Wie in 4 ersichtlich, kann die Energieversorgungssteuereinheit 400 der Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung mit einem NMOS-Transistor 431 implementiert sein. Der Gate-Anschluss des MOS-Transistors 431 empfängt das Steuersignal Pow_en von der Steuereinheit 200. Demgemäß arbeitet der Hochspannungsgenerator 300, nur wenn das Steuersignal Pow_en in seinem hohen Zustand ist, so dass, wenn die auf die Energieversorgungseinheit 100 angewendete, externe Wechselspannung "AC" entfernt wird, wie in 3, im Wesentlichen keine Stoßspannung auftritt.
  • Wie in 5 ersichtlich, wird, bei dem Betrieb der oben beschriebenen Ausführungsformen, eine extern angewendete Wechselspannung AC gleichgerichtet und durch die Energieversorgungseinheit 100 reguliert zum Erzeugen vorbestimmter Gleichstromspannungen von 5 V und 25 V in Operation 100 (O100). In Operation 200 (O200) wird ein PWM-Signal erzeugt, und das Steuersignal Pow_en wird in seinem hohen Zustand durch die Steuereinheit 200 ausgegeben, in Ansprechen darauf, dass sie mit 5V-Gleichstrom von der Energieversorgungseinheit 100 beliefert wird. Als Nächstes wird der Zustand des Steuersignals Pow_en durch die Energieversorgungssteuereinheit 400 erfasst (O300). Der Logikpegel wird mit einem voreingestellten Pegel verglichen, und die Energieversorgungssteuereinheit 400 wird angeschaltet, wenn der Logikzustand "hoch" ist, und abgeschaltet, wenn der Zustand "niedrig" ist (O400). Darüber hinaus wird eine Gleichspannung von 24 V durch den Hochspannungsgenerator 300 empfangen, wenn die Energieversorgungssteuereinheit 400 angeschaltet ist, was die Eingangsspannung auf eine vorbestimmte Spannung erhöht, die z.B. von wenigen hundert bis wenigen tausend Volt reicht, und nicht, wenn die Energieversorgungssteuereinheit 400 abgeschaltet ist (O500).
  • Eine hohe Wechselspannung wird durch den Hochspannungsgenerator 300 durch Schalten von Operationen in Abhängigkeit von dem PWM-Signal erzeugt. Demgemäß wird eine hohe Wechselspannung in der Sekundärseite 332b des Transformators 332 durch die Schaltoperationen in Abhängigkeit von dem PWM-Signal induziert. Das heißt, dass der Hochspannungsgenerator 300 nur mit dem erzeugten Steuersignal Pow_en arbeitet, wenn eine Wechselspannung AC extern an die Energieversorgungseinheit 100 eingegeben wird, und die Gleichspannung von 5 V auf die Steuereinheit 200 angewendet wird, so dass der Hochspannungsgenerator 300 nicht arbeitet, wenn die Wechselstromspannung nicht auf die Energieversorgungseinheit 100 angewendet wird. Wenn die Wechselspannung von einer externen Quelle abgetrennt ist, wird demgemäß nicht eine Stoßspannung erzeugt, wenn eine auf den Transformator 332 des Hochspannungsgenerators 330 angewendete Gleichspannung entladen wird.
  • Wie oben beschrieben, erzeugt die vorliegende Erfindung, wenn z.B. in einem Laserdrucker oder einem Faxgerät verwendet, die eine Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung oder eine elektronische Vorrichtung erfordern, die eine hohe Gleichspannung erfordert, nicht eine Stoßspannung, wenn die Leistung bzw. Energie solch einer elektronischen Vorrichtung abgeschaltet wird. Ferner wird die Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung darin nicht mit irgendeiner Gleichspannung versorgt, während sie im Leerlaufmodus ist, wodurch die Leistungsaufnahme reduziert wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Microcontroller in der Steuereinheit 200 ein Computerprogramm, das das Verfahren in 5 implementiert, mit Verwenden von auf einem Computerlesbaren Medium codierten Daten.

Claims (15)

  1. Hochspannungs-Schaltnetzteil, mit: einem Energieversorgungsschaltkreis (100) zum Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Gleichspannungsausgabe von einer Eingangswechselspannung, wobei die zweite Spannung niedriger als die erste Spannung ist; einem Transformator (332), der angeschlossen ist, um von der ersten Spannungsausgabe erregt zu werden; einer ersten Schalteinrichtung (331) zum Zerhacken der Spannung über die Primärseite (332a) des Transformators (332); und einer Steuereinheit (200) zum Erzeugen eines Schaltsignals zum Steuern der ersten Schalteinrichtung (331) und angetrieben von der zweiten Gleichspannungsausgabe; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (200) konfiguriert ist zum Ausgeben eines Energieversorgungs-Freigabesignals (Pow_en), wenn sie wirkend angetrieben ist, und durch eine zweite Schalteinrichtung (400), die auf das Energieversorgungs-Freigabesignal (Pow_en) anspricht, um die erste Spannung auf den Transformator (332) anzuwenden, nur wenn die Steuereinheit wirkend angetrieben ist.
  2. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Primärseite (332a) des Transformators (332) in Reihe zwischen der ersten und zweiten Schalteinrichtung angeschlossen ist.
  3. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, einschließlich eines Spannungsmultiplizier-Gleichrichters (340) zum Multiplizieren und Gleichrichten der Ausgabe des Transformators (332).
  4. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Energieversorgungsschaltkreis (100) so konfiguriert ist, dass, wenn die Eingangswechselspannung entfernt ist, die Spannung bei der zweiten Gleichspannungsausgabe auf eine Spannung fällt, bei welcher die Steuereinheit (200) nicht länger wirkend angetrieben ist, bevor die Spannung bei der ersten Gleichspannungsausgabe betriebstechnisch insignifikant wird.
  5. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 1, wobei der Energieversorgungsschaltkreis (100) einen Gleichrichter (340) umfasst zum Gleichrichten der Eingangswechselspannung zum Produzieren der Gleichspannungen, wobei die Steuereinheit (200) konfiguriert ist zum Erzeugen des Schaltsignals, um ein vorbestimmtes Betriebsverhältnis zu haben, und einen Hochspannungsgenerator (300), der die zweite Gleichspannung basierend auf der zerhackten Spannung erhöht.
  6. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 5, wobei der Hochspannungsgenerator (300) enthält: einen Verstärker (310), der das Schaltsignal von der Steuereinheit (200) verstärkt, wobei das Schaltsignal ein Pulsbreitenmodulations-(PWM) Signal ist; einen Komparator (320), der das von dem Verstärker (310) ausgegebene, verstärkte PWM-Signal mit der erhöhten Spannung vergleicht; einen Spannungserhöher (330), der die Ausgabe der zweiten Schalteinrichtung (400) basierend auf Schaltoperationen gemäß einer Ausgabe des Komparators (320) erhöht; und einen Gleichrichter (340), der eine Ausgabe des Spannungserhöhers (330) gleichrichtet.
  7. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 6, wobei der Verstärker (310) enthält: einen Transistor (311), dessen Emitter mit einer dritten Gleichspannung mit einem Potentialpegel zwischen Potentialpegeln der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung verbunden ist, und dessen Basis das Steuersignal darauf angewendet hat; und einen Widerstand (312), der zwischen dem Kollektor des Transistors (311) und dem Massepotential angeschlossen ist.
  8. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 6, wobei der Komparator (320) eine Ausgabe des Verstärkers (310) durch einen positiven Eingangsanschluss davon eingibt und eine zurückgekoppelte erhöhte Spannung durch einen negativen Eingangsanschluss davon eingibt.
  9. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 6, wobei der Spannungserhöher (330) enthält: einen Transistor (311), dessen Emitter geerdet ist und dessen Basis mit einem Ausgang des Komparators (320) verbunden ist; und wobei ein Eingangsanschluss des Transformators (332) mit dem Kollektor des Transistor (331) verbunden ist.
  10. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 6, wobei der Gleichrichter (340) ein N-fach- Vielfachspannungsgleichrichter ist, der das Potential einer Spannungsausgabe von dem Spannungserhöher (330) erhöht.
  11. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 5, wobei die zweite Schalteinrichtung (400) enthält: einen ersten Transistor (421), dessen Emitter die erste Gleichspannung eingibt und dessen Kollektor den Transformator (332) erregt; einen ersten Widerstand (422), der zwischen dem Emitter des ersten Transistors (421) und der Basis des ersten Transistors (421) angeschlossen ist; einen zweiten Widerstand (411), dessen eines Ende das Steuersignal darauf angewendet hat; einen zweiten Transistor (412), dessen Basis mit dem anderen Ende des zweiten Widerstands (411) verbunden ist, und dessen Emitter geerdet ist; einen dritten Widerstand (413), der mit der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors (412) verbunden ist; und einen vierten Widerstand (414), der zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors (412) und der Basis des ersten Transistors (421) angeschlossen ist.
  12. Energieversorgungseinheit gemäß Anspruch 5, wobei die zweite Schalteinrichtung (400) ein NMOS-Transistor (431) ist, und an dessen Drain-Anschluss und dessen Gate-Anschluss die Gleichspannung eingegeben ist, und dessen Source-Anschluss ein Ausgangsanschluss wird.
  13. Ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltmodus-Nochspannungs-Energieversorgungseinheit, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen erster und zweiter Gleichspannungsausgaben von einer Eingangswechselspannung, wobei die zweite Spannung niedriger als die erste Spannung ist; Anschließen eines Transformators (332), damit dieser von der ersten Spannungsausgabe erregt ist; Zerhacken der Spannung über die Primärseite (332a) des Transformators (332); und Erzeugen eines Schaltsignals mit Verwenden einer Steuereinheit (200) zum Steuern des Zerhackens der Spannung, wobei die Steuereinheit (200) von der zweiten Gleichspannung angetrieben wird, gekennzeichnet durch Konfigurieren der Steuereinheit (200) zum Ausgeben eines Energieversorgungs-Freigabesignals (Pow_en), wenn sie wirkend angetrieben wird, und Anwenden der ersten Spannung auf den Transformator (332) in Ansprechen auf das Energieversorgungs-Freigabesignale (Pow_en), nur wenn die Steuereinheit (200) wirkend angetrieben wird.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, mit Gleichrichten der Eingangswechselspannung zum Produzieren der Gleichspannungen, Erzeugen des Schaltsignals, um ein vorbestimmtes Betriebsverhältnis zu haben, und Erhöhen der zweiten Gleichspannung basierend auf der zerhackten Spannung.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, mit: Verstärken des Schaltsignals von der Steuereinheit (200), wobei das Schaltsignal ein Pulsbreitenmodulations-(PWM) Signal ist; Vergleichen des verstärkten PWM-Signals mit der erhöhten Spannung; Erhöhen des Signals mit Erregen des Transformators (332) basierend auf Schaltoperationen gemäß einer Ausgabe des Vergleichsschrittes; und Gleichrichten des erhöhten Signals.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100467594B1 (ko) * 2002-07-23 2005-01-24 삼성전자주식회사 전자기기 상의 파워 서플라이 제어방법 및 장치
KR100574057B1 (ko) * 2004-11-04 2006-04-27 삼성전자주식회사 고압전원장치 및 고압전원 제어방법
KR100605260B1 (ko) * 2005-07-15 2006-07-31 삼성전자주식회사 Ａｃ 고전압 측정장치
KR100740355B1 (ko) * 2005-08-01 2007-07-16 모노리틱 파워 시스템즈 전력 스위칭 디바이스를 위한 분리형 게이트 구동기 회로
KR100708480B1 (ko) * 2005-10-20 2007-04-18 삼성전자주식회사 고압전원장치 및 그 고압전원 제어방법
US7821798B2 (en) * 2007-03-16 2010-10-26 Samsung Electronics Co. Ltd High voltage power supply
KR101265267B1 (ko) * 2007-04-24 2013-05-16 삼성전자주식회사 고압 전원장치
CN101340157B (zh) * 2007-07-04 2010-09-29 群康科技(深圳)有限公司 电源电路
CN103119841B (zh) * 2010-07-26 2016-09-14 X射线光学系统公司 用于高级电子应用及其x射线分析仪应用的紧凑型低噪音电源
TWI451571B (zh) * 2012-05-18 2014-09-01 Leadtrend Tech Corp 超高壓元件與操作超高壓元件的方法
TWI458246B (zh) * 2012-06-19 2014-10-21 Wistron Corp 電源轉接器
CN105071669A (zh) * 2015-07-17 2015-11-18 苏州华电电气股份有限公司 一种并联式直流高压发生器
CN107742970A (zh) * 2017-10-11 2018-02-27 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种Si‑APD偏压电路
US10872753B2 (en) * 2018-07-25 2020-12-22 Agilent Technologies, Inc. Precision high voltage power supply utilizing feedback through return side output
CN116232257B (zh) * 2023-03-15 2024-03-08 陕西炬脉瑞丰科技有限公司 高压波形放大系统及方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2712302A1 (de) 1977-03-21 1978-09-28 Siemens Ag Netzgeraet fuer die stromversorgung von elektrischen geraeten und anlagen
JPS5444720A (en) 1977-09-16 1979-04-09 Nec Corp Dc voltage converter circuit
JPS5490523A (en) 1977-12-28 1979-07-18 Nec Corp Transistorized protective circuit
EP0027015B1 (de) * 1979-10-04 1984-06-27 Imperial Chemical Industries Plc Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer
US4868729A (en) * 1982-02-16 1989-09-19 Canon Kabushiki Kaisha Power supply unit
US4616300A (en) * 1982-12-17 1986-10-07 Keltron Corporation Method of and apparatus for efficient high voltage generation by resonant fly back
FR2610149B1 (fr) 1987-01-22 1989-04-07 Telecommunications Sa Convertisseur continu-continu a rendement eleve a faible charge
US4829259A (en) * 1987-12-02 1989-05-09 Zenith Electronics Corporation Constant current source and battery charger
US4888821A (en) * 1988-12-09 1989-12-19 Honeywell Inc. Synchronization circuit for a resonant flyback high voltage supply
US4975820A (en) 1989-09-01 1990-12-04 National Semiconductor Corporation Adaptive compensating ramp generator for current-mode DC/DC converters
US5278746A (en) * 1991-08-12 1994-01-11 Murata Mfg. Co., Ltd. High voltage generator
KR930004325Y1 (ko) * 1991-09-19 1993-07-12 김인준 집진용 고압 발생회로
US5305192A (en) * 1991-11-01 1994-04-19 Linear Technology Corporation Switching regulator circuit using magnetic flux-sensing
US5619403A (en) * 1992-07-24 1997-04-08 Canon Kabushiki Kaisha Multi-output power supply apparatus
US5336985A (en) * 1992-11-09 1994-08-09 Compaq Computer Corp. Tapped inductor slave regulating circuit
JP2784136B2 (ja) * 1993-10-19 1998-08-06 浜松ホトニクス株式会社 スイッチング電源の過負荷・短絡保護回路
US5672988A (en) * 1994-04-15 1997-09-30 Linear Technology Corporation High-speed switching regulator drive circuit
US5486992A (en) * 1995-01-09 1996-01-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army High voltage direct current power supply with feedback control and circuit protection
US5600234A (en) * 1995-03-01 1997-02-04 Texas Instruments Incorporated Switch mode power converter and method
US5528125A (en) * 1995-04-05 1996-06-18 Texas Instruments Incorporated Buck-boost switch mode power supply with burst topology
US5783930A (en) * 1996-02-16 1998-07-21 Black & Decker Inc. Self-oscillating buck mode battery charger
US5754414A (en) * 1996-02-23 1998-05-19 Hanington; Gary J. Self-compensating switching power converter
JPH09288897A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Sony Corp 電圧供給回路
US5808455A (en) * 1996-11-13 1998-09-15 Micro Linear Corporation DC-to-DC converter having hysteretic current limiting
GB2320342A (en) 1996-12-14 1998-06-17 Jonathan Hugh Lambert Copus Voltage supply circuit with stabilised output control
DE59710304D1 (de) * 1996-12-18 2003-07-24 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektronisches Schaltnetzteil
FI970871A (fi) 1997-02-28 1998-08-29 Nokia Telecommunications Oy Hakkuriteholähde
KR19990012800U (ko) * 1997-09-13 1999-04-15 전주범 다중안전방식 과전류차단회로
US6055168A (en) * 1998-03-04 2000-04-25 National Semiconductor Corporation Capacitor DC-DC converter with PFM and gain hopping
US5926383A (en) * 1998-03-20 1999-07-20 Lucent Technologies Inc. Integrated protection circuit for a power converter and method of operation thereof
US6147883A (en) * 1998-11-16 2000-11-14 Power Integrations, Inc. Output feedback and under-voltage detection
JP2000326589A (ja) * 1999-05-24 2000-11-28 Canon Inc 電源制御装置及び画像形成装置
JP2001078439A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Murata Mfg Co Ltd スイッチング電源装置
US6462971B1 (en) * 1999-09-24 2002-10-08 Power Integrations, Inc. Method and apparatus providing a multi-function terminal for a power supply controller
US6188588B1 (en) * 1999-10-07 2001-02-13 International Business Machine Corporation Switching controller and method for operating a flyback converter in a critically continuous conduction mode
KR20010058420A (ko) * 1999-12-13 2001-07-06 구자홍 스위칭모드전원장치의 대기전력 저감장치
DE10057439A1 (de) 2000-11-20 2002-05-23 Nokia Mobile Phones Ltd Spannungsregler für eine gepulste Last, insbesondere für einen Mobiltelefon- oder Telematik-Sender
US6760238B2 (en) * 2002-10-24 2004-07-06 Bc Systems, Inc Apparatus and method for DC/DC converter having high speed and accuracy

Also Published As

Publication number Publication date
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US20040051386A1 (en) 2004-03-18
US7088597B2 (en) 2006-08-08
KR100491599B1 (ko) 2005-05-27
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CN1282296C (zh) 2006-10-25

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