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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Beleuchtungssteuerschaltung
für eine
Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung, und genauer auf eine Beleuchtungssteuerschaltung
für eine
Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung, die aufgebaut ist, den Beleuchtungszustand
einer Halbleiterlichtquelle zu steuern, die aus einem Halbleiterlichtemissionselement
zusammengesetzt ist.
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Eine
LED (Lichtemissionsdiode) ist ein Beispiel einer Halbleiterlichtquelle,
die in Fahrzeugbeleuchtungseinrichtungen verwendet wurde. Es ist eine
Beleuchtungssteuerschaltung, um den Beleuchtungszustand der LED
zu steuern, in die Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung dieses Typs installiert.
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Die
Beleuchtungssteuerschaltung kann enthalten einen Schaltregler, der
ein Schaltelement enthält
und einen Umformer, und auch einen Ausgangsblock, der eine Gleichrichterdiode
und einen Glättungskondensator
enthält,
um derart zu arbeiten, dass eine Eingangsspannung, die von einer
Gleichstromenergieversorgung eingespeist wird, in dem Umformer als
eine elektro magnetische Energie akkumuliert wird, wenn das Schaltelement
EIN geschaltet ist. Die elektromagnetische Energie, die in dem Umformer
akkumuliert ist, wird von der Sekundärseite des Umformers zu dem
Ausgangsblock entladen, wenn das Schaltelement AUS geschaltet ist,
und die elektromagnetische Energie wird von dem Ausgangsblock zu
der LED als eine Leuchtenergie zugeführt. Wenn in diesem Fall viele
Lasten, die aus LEDs zusammengesetzt sind, als die Ziellast vorgesehen sind,
können
viele Ausgangsblöcke
zu der Sekundärseite
des Umformers derart vorgesehen sein, dass die Leuchtenergie jeweiligen
Lasten sequenziell über die
Ausgangsblöcke
zugeführt
wird (siehe z.B. die japanische Patentliteraturstelle JP-A-2004-134146 (insbesondere
Seite 3 bis Seite 6, und 1)).
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Wie
z.B. in 10 gezeigt wird,
wird bei Zufuhr der Leuchtenergie sequenziell zu den fünf Lasten
(d.h. Halbleiterlichtquellen A, B, C, D, E) eine EIN-/AUS-Operation
eines Hauptschalters (Schaltelementes) SW des Schaltreglers als
Reaktion auf den Umfang von Leistungsverbrauch in jeweiligen Lasten gesteuert.
Auch werden Hilfsschalter (Schaltelemente) SW1 bis SW5, die zu den
jeweiligen Ausgangsblöcken
vorgesehen sind, um eine Energieausbreitungsschaltung zu öffnen/zu
schließen,
sequenziell EIN geschaltet. In diesem Fall fließt ein primärer Strom I1 durch die Primärseite des
Umformers, wenn der Hauptschalter SW des Schaltreglers EIN geschaltet
ist, während
ein sekundärer
Strom I2 durch die Sekundärseite
des Umformers fließt,
wenn der Hauptschalter SW AUS geschaltet ist. Dann wird die elektromagnetische
Energie, die durch diesen sekundären
Strom I2 generiert wird, der LED als die Last über einen der Ausgangsblöcke zugeführt (d.h.
den Ausgangsblock, dessen Hilfsschalter in seinem EIN-Zustand ist).
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Diese
Ausbreitung von Energie (die Zufuhr von Energie) wird nur ausgeführt, wenn
ein beliebiger der Hilfsschalter SW1 bis SW5 in seinem EIN-Zustand
gehalten wird. Der Hilfsschalter, der EIN zu schalten ist, wird
jedes Mal, wenn der Hauptschalter SW EIN geschaltet wird, sequenziell
geschaltet. Der Hilfsschalter, der als das Ausbreitungsobjekt der elektromagnetischen
Energie dient, schaltet von seinem AUS-Zustand zu seinem EIN-Zustand,
wenn die elektromagnetische Energie, die auf der Primärseite des
Umformers akkumuliert ist, vollständig zu der Sekundärseite des
Umformers entladen wurde (d.h. wenn der sekundäre Strom I2 Null geworden ist),
sodass der Hauptschalter SW und jeweilige Hilfsschalter SW1 bis
SW5 in einem Stromgrenzmodus betrieben werden können. Wenn der Hauptschalter
SW und die Hilfsschalter SW1 bis SW5 veranlasst werden, in dem Stromgrenzmodus
zu arbeiten, kann die elektromagnetische Energie, die auf der Primärseite des
Umformers akkumuliert ist, vollständig nacheinander zu jeweiligen
Lasten zugeführt
werden. Somit kann die Leistung, die für jede Last notwendig ist, durch
Steuern der EIN-Operation und der AUS-Operation des Hauptschalters
des Schaltreglers als Reaktion auf den Umfang des Leistungsverbrauchs
der Last (d.h. Halbleiterlichtquelle) zugeführt werden.
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In
einigen Situationen wird, wenn die Leistung (Leuchtenergie) zu vielen
Lasten sequenziell zugeführt
wird, die Leistung zu jeder Last nur einmal in jeder Steuerperiode
zugeführt.
Deshalb muss, wie in 10 gezeigt,
wenn die Leistung zu den Lasten (A, C) zugeführt werden sollte, deren Leistungsverbrauch
hoch ist, eine EIN-Zeit des Hauptschalters SW des Schaltreglers
länger
als in dem Fall eingestellt werden, wo die Leistung zu anderen Lasten
(B, D, E) zugeführt
wird, deren Leistungsverbrauch geringer als der von Lasten A, C
ist. Somit wird ein Spitzenwert des primären Stroms I1 entsprechend
erhöht.
Der Spitzenwert des primären
Stroms I1 erhöht sich,
da sich der Leistungsverbrauch der Last erhöht. Selbst wenn die Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung angesichts
der Tatsache gestaltet ist, dass sich der Spitzenwert des primären Stroms
I1 erhöht,
müssen jeweilige
Kapazitäten
des Hauptschalters SW (Schaltelement) des Schaltreglers und des
Umformers erhöht
werden, was zu einer Erhöhung
der Größe und einer
Erhöhung
von Kosten der Beleuchtungssteuerschaltung führt.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems durchgeführt, und
in einigen Implementierungen kann die vorliegende Erfindung einen
Spitzenwert eines primären
Stroms reduzieren, der durch die Primärseite eines Umformers eines Schaltreglers
fließt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung enthält eine
Beleuchtungssteuerschaltung für
eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung einen Schaltregler zum Akkumulieren
einer Eingangsspannung als elektromagnetische Energie in einem Umformer
in einer EIN-Operation
eines Hauptschalters, und Entladen der elektromagnetischen Energie,
die in dem Umformer akkumuliert ist, von einer Sekundärseite des Umformers
in einer AUS-Operation des Hauptschalters. Es befinden sich Ausgangsblöcke zwischen Lasten,
von denen jede aus einer Halbleiterlichtquelle besteht, und der
Sekundärseite
des Umformers zum Ausbreiten der elektromagnetischen Energie, die
von der Sekundärseite
des Umformers entladen wird, zu jeweiligen Lasten. Die Beleuchtungssteuerschaltung
enthält
ein Steuermittel zum Klassifizieren einer Gruppe von Ausgangsblöcken als
Objekte einer Ausbreitung der elektromagnetischen Energie in "besondere" Ausgangsblöcke (von
den jeder viele Male als das Objekt der Ausbreitung der elektromagnetischen
Energie bestimmt ist) und "verbleibende" Ausgangsblöcke jede
Steuerperiode, in der die elektromagnetische Energie sequenziell
durch die Lasten ausgebreitet wird, um mit der Ausbreitungsreihenfolge
der elektromagnetischen Energie zu korrelieren. Das Steuermittel
dient auch zum Steuern einer EIN-/AUS-Operation des Hauptschalters als
Reaktion auf einen Pegel der Last des bestimmten Ausgangsblocks.
Jeder Ausgangsblock enthält
ein Gleichrichterelement zum Gleichrichten eines Stroms, der von
der Sekundärseite
des Umformers ausgegeben wird, einen Kondensator zum Glätten eines
Ausgangsstroms des Gleichrichterelementes und einen Hilfsschalter
zum Öffnen/Schließen einer Schaltung,
die die Sekundärseite
des Umformers und jede Last verbindet. Das Steuermittel betreibt den
Hilfsschalter des bestimmten Ausgangsblocks EIN/AUS sequenziell
in Übereinstimmung
mit einer Ausbreitungsreihenfolge der elektromagnetischen Energie
unter der Bedingung, dass nur ein einzelner Hilfsschalter für die Ausgangsblöcke in jeder
Steuerperiode in einer AUS-Operation des Hauptschalters EIN geschaltet
ist.
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Beim
Zuführen
der Leistung von dem Schaltregler zu jeweiligen Lasten über jeweilige
Ausgangsblöcke
in Übereinstimmung
mit der elektromagnetischen Energie kann die EIN-Operationszeit
des Hauptschalters des Schaltreglers im Vergleich zu dem Fall verkürzt werden,
wo die elektromagnetische Energie nur einmal in einer Steuerperiode
entladen wird, da die Leistung viele Male getrennt zu der Last zugeführt wird,
die mit dem besonderen Ausgangsblock jede Steuerperiode verbunden
ist. Deshalb kann der Spitzenwert des primären Stroms, der durch die Primärseite des
Umformers fließt,
reduziert werden. Auch können
der Hauptschalter und der Umformer eine kleine Kapazität haben.
Als ein Ergebnis kann die vorliegende Erfindung zu einer Verringerung von
Größe und einer
Verringerung von Kosten des Hauptschalters SW und des Umformers
beitragen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt erhöht
oder verringert das Steuermittel die Zahl von Ausgangsblöcken, die
zu bestimmen sind als eine Gruppe von Ausgangsblöcken als das Objekt der Ausbreitung
der elektromagnetischen Energie im Vergleich zu der Zahl in einer
vorangehenden Steuerperiode.
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Da
die Zahl der Ausgangsblöcke,
die als eine Gruppe von Ausgangsblöcken zu bestimmen sind als das
Objekt der Ausbreitung der elektromagnetischen Energie im Vergleich
zu der in der vorangehenden Steuerperiode abhängig von der Steuerperiode
erhöht
oder verringert werden kann, kann die Zahl von Malen, die Leistung
der starken Last zugeführt
wird, erhöht
werden, oder die Zahl von Malen, die Leistung zu der leichten Last
zugeführt
wird, kann reduziert werden. Deshalb kann die Zufuhr von Leistung
zu der Last, von der nicht immer gefordert wird, Licht zu emittieren,
oder der leichten Last (d.h. der Last mit einem kleinen Leistungsverbrauch)
reduziert werden, und die Zahl von Malen, die Leistung zu der starken Last
zugeführt
wird, kann entsprechend erhöht
werden. Als ein Ergebnis kann der Spitzenwert des primären Stroms,
der erforderlich ist, wenn die Leistung zu der starken Last zugeführt wird,
reduziert werden.
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In
einem weiteren Aspekt klassifiziert das Steuermittel die Ausgangsblöcke in zwei
Gruppen basierend auf einem Pegel der Last, und bestimmt dann Ausgangsblöcke, die
zu einer starken Lastgruppe gehören,
als "besondere" Ausgangsblöcke und bestimmt
auch Ausgangsblöcke,
die zu einer leichten Lastgruppe gehören (mit Ausnahme der besonderen Ausgangsblöcke) als "verbleibende" Ausgangsblöcke.
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Die
Ausgangsblöcke,
die zu der starken Lastgruppe gehören, werden als "besondere" Ausgangsblöcke bestimmt,
und die Ausgangsblöcke,
die zu der leichten Lastgruppe gehören (mit Ausnahme der besonderen
Ausgangsblöcke)
werden als "verbleibende" Ausgangsblöcke bestimmt.
Wenn die Leistung getrennt viele Male zu dem besonderen Ausgangsblock
zugeführt
wird, der zu der starken Lastgruppe gehört (d.h. der Last mit dem großen Leistungsverbrauch),
kann deshalb der Spitzenwert des primären Stroms des Umformers reduziert
werden.
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In
einigen Implementierungen können
verschiedene Vorteile vorhanden sein. Z.B. kann Verwendung eines
Hauptschalters und Umformers mit einer kleinen Kapazität zu einer
Größenverringerung und
Kostenreduzierung der Einrichtung beitragen.
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Ähnlich kann
der Spitzenwert des primären Stroms,
der erforderlich ist, wenn die Leistung zu der starken Last zugeführt wird,
reduziert werden.
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Da
die Leistung getrennt viele Male zu dem besonderen Ausgangsblock
zugeführt
wird, der zu der starken Lastgruppe gehört, kann des weiteren der Spitzenwert
des primären
Stroms des Umformers reduziert werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile können
aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen
und den Ansprüchen
offensichtlich sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltdiagramm einer Beleuchtungssteuerschaltung für eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung,
das eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Wellenformdiagramm, das eine Operation der Beleuchtungssteuerschaltung
erläutert,
die in 1 gezeigt wird.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Hauptschalters eines Schaltreglers.
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Hilfsschalters eines Ausgangsblocks.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm einer sekundärseitigen Operationsabtastungsschaltung
und einer EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung.
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6 ist
ein Wellenformdiagramm von Wellenformen in jeweiligen Abschnitten
der Schaltungen, die in 5 gezeigt werden, in einem Stromgrenzmodus.
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7 ist
ein Wellenformdiagramm von Wellenformen in jeweiligen Abschnitten
der Schaltungen, die in 5 gezeigt werden, in einem Stromunterbrechungsmodus.
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8 ist
ein Wellenformdiagramm von Wellenformen in jeweiligen Abschnitten
der Schaltungen, die in 5 gezeigt werden, in einem Stromdauermodus.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das eine Operation der Schaltungen erläutert, die
in 5 gezeigt werden.
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10 ist
ein Wellenformdiagramm, das eine Operation eines Schaltreglers vom
Multiausgangstyp gemäß einer
bekannten Technik erläutert.
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Detaillierte Beschreibung
und bester Modus zum Ausführen
der Erfindung
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Nachstehend
wird eine Implementierung der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Wie
in den Figuren veranschaulicht, enthält eine Beleuchtungssteuerschaltung 10 für eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung
einen Schaltregler vom Multiausgangstyp 12, Ausgangsblöcke 14, 16, 18, 20, 22,
eine sekundärseitige
Operationsabtastungsschaltung 24, eine EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 und
einen Mikrocomputer 28 (hierin nachstehend als ein "Mikro" bezeichnet) als
ein Element der Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung (Lichtemissionseinrichtung),
um jeweils fünf Halbleiterlichtquellen
A, B, C, D, E zu speisen. Die Halbleiterlichtquellen A bis E können z.B.
LEDs als die Halbleiterlichtemissionselemente umfassen.
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Es
kann eine einzelne LED als das Lichtemissionselement eingesetzt
werden. Alternativ können
zwei oder mehr in Reihe verbundene LEDs eingesetzt werden. In anderen
Implementierungen können
parallel verbundene Lichtquellenblöcke, von denen jeder durch
Verbinden von LEDs in Reihe aufgebaut sein kann, eingesetzt werden.
Auch können
jeweilige Halbleiterlichtquellen A bis E als die Lichtquelle verschiedener
Fahrzeugbeleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden, wie etwa als
ein Scheinwerfer, ein Brems- & Rücklicht,
ein Nebelscheinwerfer, ein Blinklicht und dergleichen.
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Wie
veranschaulicht, hat der Schaltregler 12 einen Hauptschalter
SW und einen Umformer T. Eine Endseite einer primären Wicklung
L des Umformers T ist mit einem positiven Anschluss der an Bord
befindlichen Batterie (Gleichstromenergieversorgung) 30 verbunden,
und die andere Endseite davon ist mit einem negativen Anschluss
der an Bord befindlichen Batterie 30 über den Hauptschalter SW verbunden. Beide
Endseiten der sekundären
Wicklungen L1, L2, L3, L4, L5 sind jeweils mit den Ausgangsblöcken 14, 16, 18, 20, 22 verbunden.
Der Hauptschalter SW wird als Reaktion auf ein Schaltsignal von
dem Mikro 28 EIN-/AUS-betrieben. Der Umformer ist derart
ausgelegt, dass eine Eingangsspannung, die von der an Bord befindlichen
Batterie 30 eingespeist wird, in der primären Wicklung
L als die elektromagnetische Energie akkumuliert wird, wenn der
Hauptschalter SW EIN geschaltet ist. Die elektromagnetische Energie, die
in der primären
Wicklung L akkumuliert ist, wird zu einem beliebigen von Ausgangsblöcken 14 bis 22 von
der Sekundärseite
ausgegeben, wenn der Hauptschalter SW AUS geschaltet ist.
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Ausgangsblöcke 14, 16, 18, 20, 22 sind
jeweils mit den Halbleiterlichtquellen A, B, C, D, E als die Lasten
verbunden. Um die elektromagnetische Energie, die von der Sekundärseite des
Umformers entladen wird, zu den Halbleiterlichtquellen A bis E zu verbreiten,
können
die Ausgangsblöcke 14, 16, 18, 20, 22 Dioden
D1, D2, D3, D4, D5 als Gleichrichtereinrichtungen zum Gleichrichten
des Stroms, der von der Sekundärseite
des Umformers ausgegeben wird, Kondensatoren C1, C2, C3, C4, C5
zum Glätten
von Ausgangsströmen
der Dioden D1 bis D5 und Hilfsschalter SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 zum Öffnen/Schließen der
Schaltungen, die jeweils die Sekundärseite des Umformers und die
Lasten verbinden, enthalten. Die Hilfsschalter SW1 bis SW5 werden
jeweils als Reaktion auf das Schaltsignal von dem Mikro 28 EIN-/AUS-betrieben.
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Der
Mikro 28 dient als ein Steuermittel, das eine abgetastete
Ausgabe der sekundärseitigen Operationsabtastungsschaltung 24,
eine geprüfte Ausgabe
der EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 und Ausgangsspannungen
der Ausgangsblöcke 14, 16, 18, 20, 22 empfängt. Der
Mikro 28 führt
dann verschiedene Kalkulationen aus, und steuert die EIN-/AUS-Operation
des Hauptschalters SW und der Hilfsschalter SW1 bis SW5 in Übereinstimmung
mit den kalkulierten Ergebnissen.
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Insbesondere
setzt, wie z.B. in 2 gezeigt, der Mikro 28 eine
Steuerperiode T, einer Periode zu entsprechen, innerhalb der der
Beleuchtungszustand der jeweiligen Halbleiterlichtquellen A bis
E aufrechterhalten werden kann, selbst wenn die elektromagnetische
Energie, die von dem Umformer entladen wird, sequenziell durch die
Halbleiterlichtquellen A bis E ausgebreitet wird. Dann klassifiziert
der Mikro 28 eine Gruppe von Ausgangsblöcken 14 bis 22 als
die Objekte der Ausbrei tung der elektromagnetischen Energie in "besondere" Ausgangsblöcke (wobei
jeder viele Male als das Objekt der Ausbreitung der elektromagnetischen
Energie bestimmt wird) und "verbleibende" Ausgangsblöcke (wobei
jeder nur einmal als das Objekt der Ausbreitung der elektromagnetischen
Energie bestimmt wird) jede Steuerperiode T, in der die elektromagnetische
Energie sequenziell durch die Halbleiterlichtquellen A bis E ausgebreitet wird,
um mit der Ausbreitungsreihenfolge der elektromagnetischen Energie
zu korrelieren. Dann steuert der Mikro 28 die EIN-/AUS-Operation (EIN-/AUS-Zeit)
des Hauptschalters SW als Reaktion auf den Pegel der Last des bestimmten
Ausgangsblocks (d.h. das Ausmaß des
Leistungsverbrauchs in den Halbleiterlichtquellen A bis E), und
veranlasst auch die Hilfsschalter SW1 bis SW5, die EIN-/AUS-Operation
sequenziell als Reaktion auf die Ausbreitungsreihenfolge der elektromagnetischen Energie
auszuführen.
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Bei
Klassifizierung der Ausgangsblöcke 14 bis 22 in
die "besonderen" Ausgangsblöcke und
die "verbleibenden" Ausgangsblöcke werden
die Ausgangsblöcke 14 bis 22 in
zwei Gruppen basierend auf dem Pegel der Last (der Größe der Last)
klassifiziert. Dann werden die Ausgangsblöcke, die zu der starken Last-
(große
Last) Gruppe gehören,
als die "besonderen" Ausgangsblöcke bestimmt,
und es werden auch die Ausgangsblöcke, die zu der leichten Last- (kleinen
Last) Gruppe gehören
(mit Ausnahme der besonderen Ausgangsblöcke) als die "verbleibenden" Ausgangsblöcke bestimmt.
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In
dem Fall z.B., wo die Halbleiterlichtquellen A, C, deren Leistungsverbrauch
größer als
jener von anderen Halbleiterlichtquellen B, D, E ist, die starke Last
bilden, werden die Ausgangsblöcke 14, 18 als die "besonderen" Ausgangsblöcke bestimmt,
und Ausgangsblöcke 16, 20, 22 werden
als die "verbleibenden" Ausgangsblöcke (mit
Ausnahme der "besonderen" Ausgangsblöcke) bestimmt.
Falls die elektromagnetische Ener gie zweimal zu den besonderen Ausgangsblöcken 14, 18 in
einer Steuerperiode T entladen wird, werden dann die erste Stelle,
die zweite Stelle, die dritte Stelle, die vierte Stelle und die fünfte Stelle
jeweils dem Ausgangsblock 14, dem Ausgangsblock 16,
dem Ausgangsblock 18, dem Ausgangsblock 20 und
dem Ausgangsblock 22 als die Ausbreitungsreihenfolge der
elektromagnetischen Energie zugeordnet. Die sechste Stelle und die
siebte Stelle würden
dem Ausgangsblock 14 bzw. dem Ausgangsblock 18 zugeordnet.
Um die Akkumulation und Entladung der elektromagnetischen Energie
sieben Mal in einer Steuerperiode T auszuführen, steuert dann, wie in 2(a), (b) gezeigt, der Mikro 28 die
EIN-/AUS-Operation des Hauptschalters SW sequenziell in Übereinstimmung
mit dem Pegel der Last der Ausgangsblöcke 14 bis 22.
Wenn der Hauptschalter SW EIN geschaltet ist, fließt der primäre Strom
I1 durch die primäre
Wicklung L und die elektromagnetische Energie wird in der primären Wicklung
L akkumuliert. Wenn der Hauptschalter SW AUS geschaltet ist, wird
die elektromagnetische Energie, die in der primären Wicklung L akkumuliert
ist, zu der Sekundärseite
des Umformers T entladen, der sekundäre Strom I2 fließt durch
die Sekundärseite
(die sekundäre
Wicklung) des Umformers T und die elektromagnetische Energie wird
von der Sekundärseite des
Umformers T entladen.
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Um
die EIN-/AUS-Operation des Hauptschalters SW und der Hilfsschalter
SW1 bis SW5 in einem Stromgrenzmodus zu steuern, veranlasst der Mikro 28 in
diesem Fall die Hilfsschalter SW1 bis SW5, die EIN-/AUS-Operation
in jeder Steuerperiode T basierend auf der Ausbreitungsreihenfolge
der elektromagnetischen Energie sequenziell auszuführen, unter
der Bedingung, dass nur ein einzelner Hilfsschalter von den Hilfsschaltern
SW1 bis SW5 der Ausgangsblöcke 14 bis 22 während der
AUS-Operation des Hauptschalters SW EIN geschaltet ist.
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Wenn
der Hauptschalter SW sequenziell EIN eingeschaltet wird, werden
genauer die Hilfsschalter SW1 bis SW5 in Synchronismus mit der EIN-Zeitsteuerung
des Hauptschalters SW in einer Reihenfolge der Hilfsschalter SW1,
SW2, SW3, SW4, SW5, SW1 und SW3 EIN geschaltet. Wenn der Hauptschalter
SW von seinem AUS-Zustand
zu seinem EIN-Zustand versetzt wird (d.h. wenn die elektromagnetische
Energie, die in der Primärseite
des Umformers T akkumuliert ist, vollständig zu der Sekundärseite entladen
ist und der sekundäre
Strom I2 auf 0 reduziert ist), wird auch der Hilfsschalter, der
in seinem EIN-Zustand ist, zu seinem AUS-Zustand in Synchronismus
mit der Versatzzeitsteuerung des Hauptschalters SW versetzt.
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Da
die elektromagnetische Energie zweimal in einer Steuerperiode T
separat zu den Ausgangsblöcken 14, 18 entladen
wird, die mit der starken Last verbunden sind, kann auf diese Art
und Weise der Spitzenwert des primären Stroms I1 reduziert werden,
und die Kapazität
des Hauptschalters SW und des Umformers T kann im Vergleich zu dem
Fall reduziert werden, wo die elektromagnetische Energie nur einmal
in einer Steuerperiode T entladen wird. Somit kann die vorliegende
Ausführungsform
zu einer Verringerung von Größe und einer
Verringerung von Kosten des Hauptschalters SW und des Umformers
T beitragen.
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Wie
oben beschrieben, wird die elektromagnetische Energie zweimal zu
den Ausgangsblöcken 14, 18,
die mit den Halbleiterlichtquellen A, C verbunden sind, die jeweils
die starke Last tragen, in einer Steuerperiode T entladen. In anderen
Fällen
kann die elektromagnetische Energie drei Mal oder mehr in einer
Steuerperiode T entladen werden. Auch kann die Ausbreitungsreihenfolge
(Entladungsreihenfolge) der elektromagnetischen Energie durch die
Ausgangsblöcke 14 bis 22 unter
der Bedingung beliebig eingestellt werden, dass der Beleuch tungszustand der
Halbleiterlichtquellen A bis E aufrechterhalten werden kann.
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Abhängig von
der Steuerperiode T kann auch die Zahl der Ausgangsblöcke, die
als eine Gruppe von Ausgangsblöcken
zu bestimmen sind als das Objekt der Ausbreitung der elektromagnetischen
Energie, im Vergleich zu der in der vorangehende Steuerperiode T
vergrößert oder
verringert werden. Z.B. kann die Zahl von Malen, die elektromagnetische
Energie durch die (zu der) Halbleiterlichtquelle mit dem kleinen
Leistungsverbrauch verbreitet (entladen) wird, abgesenkt werden,
und dann kann die Zahl von Malen, die elektromagnetische Energie
durch die (zu der) Halbleiterlichtquelle mit dem großen Leistungsverbrauch
verbreitet (entladen) wird, entsprechend vergrößert werden. Da die Zahl von
Malen der Ausbreitung (Entladung) der elektromagnetischen Energie
(die Zahl von Malen der Zufuhr der Leistung) zu der Halbleiterlichtquelle
mit dem großen
Leistungsverbrauch (der starken Last) vergrößert wird, kann in diesem Fall
der Spitzenwert des primären
Stroms, der erforderlich ist, wenn die Leistung zu der Halbleiterlichtquelle
mit dem großen
Leistungsverbrauch zugeführt
wird, reduziert werden.
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Als
Nächstes
werden spezifische Beispiele von Konfigurationen des Hauptschalters
SW und der Hilfsschalter SW1 bis SW5 mit Bezug auf 3 und 4 erläutert.
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Wie
in 3 gezeigt, enthält der Hauptschalter SW einen
NMOS-Transistor 30, der als ein Schaltelement agiert, Widerstände R1,
R2, einen NPN-Transistor 32 und einen PNP-Transistor 34.
Ein Drain des NMOS-Transistors 30 ist mit der primären Wicklung
L des Umformers T verbunden, und eine Source von ihm ist geerdet.
Beide Basen des NPN-Transistors 32 und des PNP-Transistors 34 sind jeweils
mit dem Mikro 28 verbunden. Der NPN-Transistor 32 und
der PNP-Transistor 34 bilden eine Pufferschaltung. Wenn
das Schaltsignal auf einem hohen Pegel als eine Ausgabe von dem
Mikro 28 bereitgestellt wird, wird der NPN-Transistor 32 EIN
geschaltet, und der NMOS-Transistor 30 wird auch EIN geschaltet,
sodass die elektromagnetische Energie in der primären Wicklung
L akkumuliert wird. Wenn im Gegensatz dazu das Schaltsignal auf
einem tiefen Pegel als eine Ausgabe von dem Mikro 28 bereitgestellt
wird, wird der PNP-Transistor 34 EIN geschaltet, und der
NMOS-Transistor 30 wird auch AUS geschaltet. Als ein Ergebnis
wird die elektromagnetische Energie, die in der primären Wicklung
L akkumuliert ist, zu der Sekundärseite
des Umformers T entladen.
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Wie
in 4 gezeigt, enthält jeder der Hilfsschalter
SW1 bis SW5 einen PMOS-Transistor 36, der als das Schaltelement
agiert, eine Zener-Diode Z1, Widerstände R3, R4, R5, R6, NPN-Transistoren 38, 40 und
einen PNP-Transistor 42. Eine Source des PMOS-Transistors 36 ist
mit einer Katode der Dioden D1 bis D5 verbunden, und ein Drain davon
ist mit den Kondensatoren C1 bis C5 verbunden. Beide Basen des NPN-Transistors 40 und
des PNP-Transistors 42 sind jeweils mit dem Mikro 28 verbunden.
Der NPN-Transistor 40 und der PNP-Transistor 42 bilden eine
Pufferschaltung. Wenn das Schaltsignal auf einem hohen Pegel als
eine Ausgabe von dem Mikro 28 bereitgestellt wird, wird
der NPN-Transistor 40 EIN geschaltet, und der NPN-Transistor 38 wird
auch EIN geschaltet. Dann wird anschließend zu dem Einschalten des
NPN-Transistors 38 der PMOS-Transistors 36 EIN
geschaltet. Als ein Ergebnis werden die Signale, die durch die Dioden
D1 bis D5 gleichgerichtet werden, zu der Seite der Kondensatoren
C1 bis C5 übertragen,
und somit wird die elektromagnetische Energie, die von der Sekundärseite des
Umformers T entladen wird, zu der bestimmten Halbleiterlichtquelle
getragen.
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Wenn
im Gegensatz dazu das Schaltsignal auf einem tiefen Pegel als eine
Ausgabe von dem Mikro 28 bereitgestellt wird, wird der
PNP-Transistor 42 EIN geschaltet und der NPN-Transistor 38 wird AUS
geschaltet. Dann wird anschließend
zu dem Ausschalten des NPN-Transistors 38 der PMOS-Transistor 36 AUS
geschaltet. Als ein Ergebnis wird die Ausbreitung der elektromagnetischen Energie
abgeschaltet.
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Als
Nächstes
werden spezifische Beispiele von Konfigurationen der sekundärseitigen
Operationsabtastungsschaltung und der EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung
mit Bezug auf 5 erläutert. Die sekundärseitige
Operationsabtastungsschaltung 24 entspricht jeweiligen
Ausgangsblöcken 14 bis 22.
Als ein Mittel zum Abtasten, ob die elektromagnetische Energie von
der Sekundärseite
des Umformers T entladen wird oder nicht, enthält die sekundärseitige
Operationsabtastungsschaltung 24 Widerstände R7,
R8, Dioden D6, D7 und einen Schmitt-Trigger-Inverter 44. Eine Endseite
des Widerstands R7 ist mit einer Endseite der sekundären Wicklungen
L1 bis L5 verbunden. Eine Ausgangsseite des Schmitt-Trigger-Inverters 44 ist
mit der EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 verbunden.
Die Widerstände
R7, R8 dienen als ein Spannungsteilungsmittel zum Teilen einer Spannung auf
der Sekundärseite
des Umformers T, und eine geteilte Spannung wird durch die Dioden
D6, D7 geklemmt. Die Spannung, die durch die Dioden D6, D7 geklemmt
wird, wird durch den Schmitt-Trigger-Inverter 44 mit einem
Bezugswert verglichen. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wird
ein Signal als eine Ausgabe von den Schmitt-Trigger-Inverter 44 bereitgestellt.
Der Schmitt-Trigger-Inverter 44 vergleicht die Eingangsspannung
mit einem Bezugswert (0 V). Wie in 6(a),
(b) gezeigt, sieht der Schmitt-Trigger-Inverter 44 dann
ein Ausgangssignal auf einem tiefen Pegel vor, wenn der Hauptschalter
SW AUS geschaltet ist und die sekundärseitige Spannung höher als
0 V folgend der Entladung der elektromagnetischen Energie wird,
und sieht ein Ausgangssignal auf einem hohen Pegel vor, wenn die
sekundärseitige Spannung
zu 0 V geht und der Hauptschalter SW EIN geschaltet ist.
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Die
EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 entspricht
jeweiligen Ausgangsblöcken 14 bis 22.
Um zu unterscheiden, ob eine Zeitsteuerung, in der der Hauptschalter
SW EIN geschaltet ist, zu einem Zeitpunkt während der Entladung oder nach
der Entladung der elektromagnetischen Energie gesetzt sein sollte,
enthält
die EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 Flip-Flops 46, 48 vom
D-Typ und Schmitt-Trigger-Inverter 50, 52, 54. Ein
Taktanschluss CK des Flip-Flop 46 ist mit den Schmitt-Trigger-Inverter 44 verbunden,
und ein Ausgangsanschluss Q davon ist mit einem Eingangsanschluss
D des Flip-Flop 48 verbunden. Ein Ausgangsanschluss Q des
Flip-Flop 48 ist mit dem Mikro 28 verbunden. Eine
Eingangsseite des Schmitt-Trigger-Inverters 50 ist mit
dem Mikro 28 verbunden, und eine Ausgangsseite davon ist
mit dem Schmitt-Trigger-Inverter 52 verbunden. Eine Ausgangsseite
des Schmitt-Trigger-Inverters 52 ist
mit den Schmitt-Trigger-Inverter 54 verbunden, und ist
mit einem Taktanschluss des Flip-Flop 48 vom D-Typ verbunden. Eine Ausgangsseite
des Schmitt-Trigger-Inverters 54 ist mit einem Löschanschluss
CLR des Flip-Flop 46 verbunden.
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Die
EIN-Zeitsteuerungsunterschaltungsschaltung 26 empfängt das
Schaltsignal, das verwendet wird, um den Hauptschalter SW in dem Schmitt-Trigger-Inverter 50 EIN/AUS
zu betreiben, von dem Mikro 28, und empfängt auch
das Signal vom tiefen oder hohen Pegel von dem Schmitt-Trigger-Inverter 44 in
der sekundärseitigen
Operationsabtastungsschaltung 24. Dann bestimmt die EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 einen
Operationsmodus basierend auf den empfangenen Signalen um zu unterscheiden,
ob die Zeitsteuerung, in der der Hauptschalter SW EIN geschaltet
ist, zu einem Zeitpunkt während
der Entladung oder nach der Entladung der elektromagnetischen Energie
gesetzt werden sollte, und stellt dann dieses Entscheidungsergebnis
dem Mikro 28 bereit.
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Wenn
z.B. der Hauptschalter SW in seinem AUS-Zustand ist und das Schaltsignal,
das verwendet wird, den Hauptschalter SW zu veranlassen, EIN/AUS
zu arbeiten, auf einem tiefen Pegel ist, wird ein Signal tiefen
Pegels als eine Eingabe zu dem Taktanschluss CK des Flip-Flop 48 bereitgestellt,
wie in 6(c) gezeigt wird. Auch wird
ein Signal hohen Pegels als eine Eingabe in den Löschanschluss
CLR des Flip-Flop 46 bereitgestellt, wie in 6(d) gezeigt wird. Dann wird ein Signal
tiefen Pegels als eine Ausgabe von dem Ausgangsanschluss Q des Flip-Flop 46 bereitgestellt.
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Wenn
ein Signal hohen Pegels als eine Eingabe zu dem Taktanschluss CK
des Flip-Flop 46 bereitgestellt wird, unmittelbar nachdem
die sekundärseitige
Spannung des Umformers T zu 0 geht, wird dann ein Signal hohen Pegels
als eine Ausgabe von dem Ausgangsanschluss Q des Flip-Flop 46 bereitgestellt.
Zu dieser Zeit ändert
sich ein Pegel des Schaltsignals zu einer leichten Verzögerung.
Sobald wie der Pegel des Schaltsignals von dem tiefen Pegel zu dem
hohen Pegel versetzt ist, ändert
sich der Pegel des Taktanschlusses CK des Flip-Flop 48 von dem
tiefen Pegel zu dem hohen Pegel, und dann wird das Signal hohen
Pegels als eine Ausgabe als ein Modusentscheidungssignal zu dem
Mikro 28 von dem Ausgangsanschluss Q des Flip-Flop 48 bereitgestellt.
D.h. das Modusentscheidungssignal wird als eine Ausgabe von dem
Flip-Flop 48 zu dem Mikro 28 in der Zeitsteuerung
bereitgestellt, in der der Hauptschalter SW EIN geschaltet ist.
Dieses Modusentscheidungssignal wird in dem gleichen Zustand gehalten,
so weit wie sich das Entscheidungsergebnis nicht ändert.
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Der
Mikro 28 empfängt
das Modusentscheidungssignal von der EIN-Zeitsteuerungsunterscheidungsschaltung 26 und
die Ausgangsspannungen der Ausgangsblöcke 14 bis 22.
Dann setzt der Mikro 28 eine EIN-Zeit (Ton) und eine AUS-Zeit
(Toff) basie rend auf den empfangenen Signalen, um den Hauptschalter
SW zu veranlassen, EIN/AUS zu arbeiten.
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Genauer
setzt, wie in 9 gezeigt wird, der Mikro 28 einen
Zielausgangsspannungswert Vset, der verwendet wird, die Ausgangsspannungen
der Ausgangsblöcke 14 bis 22 konstant
zu steuern, eine EIN-Zeit (EIN-Zeit-Vorgabewert) Ton und eine AUS-Zeit
(AUS-Zeit-Vorgabewert) Toff, verwendet, um den Hauptschalter SW
EIN/AUS zu betreiben (S1). Dann stellt der Mikro 28 das
Schaltsignal, das basierend auf dieser Einstellung generiert wird,
dem Hauptschalter SW bereit (S2). Dann liest der Mikro 28 Ausgangsspannungen
(Vr) der Ausgangsblöcke 14 bis 22 (S3),
und vergleicht die gelesenen Ausgangsspannungen Vr mit dem Zielausgangsspannungswert
Vset (S4). Falls der Wert Vset größer als die Spannungen Vr ist,
entscheidet der Mikro 28, dass die Ausgangsspannungen Vr
den Zielausgangsspannungswert nicht erreichen und inkrementiert
dann den EIN-Zeit-Vorgabewert
Ton um 1 (S5). Falls im Gegensatz dazu der Wert Vset kleiner als
die Spannungen Vr ist, entscheidet der Mikro 28, dass die
Ausgangsspannungen größer als
der Zielausgangsspannungswert sind und dekrementiert dann den EIN-Zeit-Vorgabewert Ton um
1 (S6).
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Als
Nächstes
entscheidet der Mikro 28, ob das Modusentscheidungssignal
von dem Flip-Flop 48 auf dem hohen Pegel ist oder nicht
(S7). Falls das Modusentscheidungssignal auf dem hohen Pegel ist, entscheidet
der Mikro 28 dann, dass der Operationsmodus in einem Stromunterbrechungsmodus
liegt (siehe 7), und dekrementiert dann den AUS-Zeit-Vorgabewert
Toff um 1 (S8). D.h. der Mikro 28 entscheidet, dass die
AUS-Zeit des Hauptschalters SW zu lang ist, und führt einen
Prozess zum Verkürzen
der AUS-Zeit des Hauptschalters SW aus. Falls im Gegensatz dazu
das Modusentscheidungssignal auf dem tiefen Pegel ist, entscheidet
der Mikro 28, dass der Operationsmodus in einem Stromdauermodus
liegt (siehe 8), und inkremen tiert den AUS-Zeit-Vorgabewert
Toff um 1. D.h. um die AUS-Zeit
des Hauptschalters SW auszudehnen, führt der Mikro 28 einen
Prozess zum Hinzufügen
einer Einheitszeit aus (S9). Dann setzt der Mikro 28 erneut
den EIN-Zeit-Vorgabewert Ton und den AUS-Zeit-Vorgabewert Toff gemäß dem obigen
Prozess (10). Der Prozess kehrt zu Block S2 zurück.
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Wenn
das Modusentscheidungssignal auf dem hohen Pegel ist, wird die AUS-Zeit
des Hauptschalters SW durch wiederholtes Ausführen von Prozessen in Blöcken S2
bis S10 allmählich
verkürzt, und
somit kommt der Operationsmodus dem Stromgrenzmodus näher. In
diesem Verlauf wird der Pegel des Modusentscheidungssignals in den
tiefen Pegel umgekehrt, und es wird ein Prozess zum Ausdehnen der
AUS-Zeit des Hauptschalters SW ausgeführt. In einigen Fällen wird
der Operationsmodus durch diesen Prozess erneut zu dem Stromunterbrechungsmodus
zurückgeführt. Falls
jedoch der Prozess, der in dem Stromunterbrechungsmodus ausgeführt wird, und
der Prozess, der in dem Stromdauermodus ausgeführt wird, wiederholt werden,
liegt der Operationsmodus in dem Stromgrenzmodus, wie z.B. in 6 gezeigt
wird, sodass der Hauptschalter SW in dem Stromgrenzmodus betrieben
werden kann.
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Um
die EIN-/AUS-Operation des Hauptschalters SW und der Hilfsschalter
SW1 bis SW5 in dem Stromgrenzmodus zu steuern, stellt der Mikro 28 in
diesem Fall das Schaltsignal, das die Hilfsschalter in Übereinstimmung
mit der Ausbreitungsreihenfolge der elektromagnetischen Energie
EIN/AUS betreibt, den Hilfsschaltern SW1 bis SW5 unter der Bedingung
bereit, dass nur ein Hilfsschalter von den Hilfsschaltern SW1 bis
SW5 für
die Ausgangsblöcke 14 bis 22 in
jeder Steuerperiode T in der Zeit der AUS-Operation des Hauptschalters
SW EIN geschaltet ist.
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Es
sind andere Implementierungen innerhalb des Bereichs der Ansprüche.