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QUERVERWEIS
AUF VERWANDTES DOKUMENT
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Die
vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2004-380552, eingereicht am 28. Dezember 2004, die hier unter
Bezugnahme voll miteinbezogen wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Leistungsschaltungsvorrichtung
wie beispielsweise einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer oder einen
Gleichstrom-Wechselstrom-Inverter, der periodisch einen Schaltvorgang
in Verbindung mit hohen Stromwerten bei einer spezifischen Schaltfrequenz durchführt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Bei
solch einer elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung enthält die Ausgangsenergie
vielfältige
harmonische Komponenten mit hohen Frequenzen, die jeweils ganzzahlige
Vielfache der Schaltfrequenz darstellen. Einige von diesen harmonischen Frequenzkomponenten
können
in ein Frequenzband einer Funkverbindung oder Radiosendung fallen
und können
auf diese Weise Störsignalinterferenzen
verursachen, so dass es erforderlich ist ein Tiefpassfilter vorzusehen,
um diese Frequenzkomponenten aus der Ausgangsgröße der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
zu beseitigen oder auszuschließen.
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Spezieller
ausgedrückt
kann die Schaltfreguenz eines Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers einen Wert
von angenähert
100 kHz haben und dann, wenn solch ein Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer in
einem Fahrzeug an einer Stelle relativ dicht bei einem Radio des
Fahrzeugs montiert wurde, war es erforderlich ein groß bemessenes
Filter zu verwenden, um die Radio-Störinterferenz in einem ausreichenden
Ausmaß zu
reduzieren. Jedoch belegt solch ein Filter sehr viel Raum und ist
auch in der Herstellung teuer.
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In
vielen Ländern
sind die jeweiligen Werte der Übertragungsträgerfrequenzen
unterschiedlichen Radiosende-Stationen zugeordnet und zwar mit einem
festgelegten Betrag der Trennung zwischen benachbarten Trägerfrequenzen,
um auf diese Weise sicherzustellen, dass ein spezifischer Frequenzspalt
gebildet wird, der die jeweiligen Übertragungsfrequenzbänder der
Radiostationen mit benachbarten Werten einer Trägerfrequenz trennt (wobei jedes Übertragungsfrequenzband
sich auf einer seiner Seiten zu der entsprechenden Trägerfrequenz
hin erstreckt).
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Im
Falle einer AM (Amplitudenmodulations-)Radiosendung wird in Japan
eine Trennung von 9 kHz realisiert während beispielsweise in den
USA die Trennung bei 10 kHz liegt. Die jeweiligen Übertragungsträgerfrequenzen,
die den verschiedenen Radiostationen zugeordnet sind, werden im
Folgenden als zugeordnete Trägerfrequenzen
bezeichnet. Es wurden bereits Verfahren zum Reduzieren der oben beschriebenen
Radio-Störsignalinterferenz
vorgeschlagen und zwar basierend auf der Verwendung der Frequenzspalte
zwischen den Sende-Frequenzbändern
der jeweiligen Radiostationen, beispielsweise in der japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 2002-335672 und in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-88101.
Diese Verfahren versuchen sicherzustellen, soweit dies möglich ist,
dass keine Hochfrequenzkomponenten der Schaltfrequenz der elektrischen
Leistungsschaltungsvorrichtung sich mit irgendwelchen Übertragungsfrequenzbändern überlappen,
die durch die AM-Radiostationen verwendet werden.
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Jedoch
involvieren solche Verfahren notwendigerweise eine enge Steuerung
oder Regelung der Schaltfrequenz. Je enger der Spalt zwischen den
jeweiligen Wellenbändern
der frequenzbenachbarten Radiostationen ist, desto größer wird
die erforderliche Genauigkeit der Frequenzsteuerung oder Frequenzregelung.
Die Frequenzspalte sind eng und liegen beispielsweise bei 9 kHz
oder 10 kHz, wie oben angegeben wurde. Aufgrund der Tatsache und
aufgrund der unvermeidbaren Änderungen,
die in Verbindung mit frequenzbestimmenden Komponenten auftreten
und zwar als ein Ergebnis von Umgebungstemperaturschwankungen, Herstellungsabweichungen,
Langzeitänderungen
in den Komponenteneigenschaften usw., ist es schwierig solche Verfahren auf
einer praktischen Grundlage zu implementieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben erläuterten
Probleme durch Schaffung einer elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
zu überwinden,
durch die das Ausmaß der
Radio-Störsignalinterferenz,
die sich aus dem Betrieb einer elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
ergibt, wesentlich reduziert werden kann, wobei jedoch auch die
Herstellungsanforderungen für
die Vorrichtung gemindert werden sollen und die Möglichkeit
geschaffen werden soll, dass ein Störsignalunterdrückungsfilter
der Vorrichtung in der Größe kleiner
ausgeführt
werden kann und in der Herstellung weniger kostspielig ist.
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Um
die zuvor erläuterten
Ziele zu erreichen wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine elektrische Leistungsschaltungsvorrichtung
geschaffen, die eine Schalt-Schaltungseinrichtung
umfasst, welche steuerbar ist, um aufeinanderfolgende Schaltoperationen
durchzuführen,
um einen Fluss von Gleichstrom intermittierend zu unterbrechen,
und mit einer Steuerschaltungseinrichtung zum Erzeugen von Folgen
von Impulsen als ein Schalt-Steuersignal zum Steuern der Schaltoperationen,
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuer-Schaltungseinrichtung
das Schalt-Steuersignal
in Form einer Folge von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Typen
von Impulsperioden-Mustern erzeugt, die aus einer Vielzahl von Impulsperioden-Mu stern
ausgewählt
werden, die jeweils unterschiedliche Werte der Impulsperiode aufweisen.
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Der
Ausdruck "Impulsperioden-Muster" wird hier in Verbindung
mit der Signifikanz einer Folge von einem oder mehreren Impulsen
verwendet, von denen jeder eine identische Impulsperiode aufweist.
Ein Impulsperioden-Muster mit einem einzelnen Impuls besteht aus
einer Aufeinanderfolge einer Kombination aus einem Intervall einer
spezifischen Dauer (zum Beispiel der Impulsbreite), in welcher das Schalt-Steuersignal
auf einem aktiven Pegel eingestellt ist, und einem nachfolgenden
Intervall, in welchem das Schalt-Steuersignal sich in einem inaktiven Zustand
oder Pegel befindet. Die Impulsperiode eines Impulsperiodenmusters
ist die Summe aus der Impulsbreite und dem nachfolgenden inaktiven
Intervall bzw. Intervalldauer (das heißt diese setzt sich fort, bis
die Vorderflanke eines nachfolgenden Impulses auftritt). In einem
Fall, bei dem die Impulsperiode aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden
Impulsen gebildet ist, wird die Impulsperiode von diesem Impulsperioden-Muster
als der Intervall von der Führungsflanke
von irgendeinem Impuls in diesem Impulsperiodenmuster zur Führungsflanke
eines unmittelbar nachfolgenden Impulses gebildet.
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Die
Impulsperioden-Muster, die jeweils unterschiedliche Werte der Impulsperiode
aufweisen, werden als jeweilige unterschiedliche Typen des Impulsperioden-Musters
bezeichnet. Eine "Sequenz von
Impulsperioden-Mustern" besteht
aus einer fest vorbestimmten Anzahl von einem oder mehreren aufeinanderfolgenden
Impulsperioden-Mustern,
die von einem jeweiligen unterschiedlichen Typ sind.
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Der
inverse Wert der Impulsperiode eines Impulsperioden-Musters bildet
einen momentanen Wert der Schaltfrequenz (im Folgenden einfach als ein
Schaltfrequenzwert bezeichnet).
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Der
Ausdruck "aufeinanderfolgend
ausgewählte
Impulsperioden-Muster des jeweiligen unterschiedlichen Typs", wie dieser in der
folgenden Beschreibung und in den anhängenden Ansprüchen verwendet
wird, gibt an, dass jedes ausgewählte
Impulsperi oden-Muster einen unterschiedlichen Wert der Impulsperiode
gegenüber
einem unmittelbar vorhergehenden ausgewählten Impulsperioden-Muster aufweist.
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Bei
dem ersten Aspekt der Erfindung, wie er oben dargelegt ist, treten
aufeinanderfolgende Stromschaltoperationen der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
mit irregulärer
Periodizität
auf. Da jedoch die Impulsbreite und damit das Tastverhältnis von
jedem Impulsperioden-Muster basierend auf der Ausgangsspannung der
elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung gesteuert oder geregelt wird,
kann eine ähnliche
Steuerung wie diejenige eines herkömmlichen Typs der elektrischen
Leistungsschaltungsvorrichtung erzielt werden, bei der die Impulsperiode
fixiert ist. Aufgrund der irregulären Periodizität bestehen
die Hochfrequenzkomponenten, die durch die Schaltoperationen erzeugt
werden, aus Harmonischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Schaltfrequenzen,
im Gegensatz zu den Harmonischen einer einzelnen festgelegten Schaltfrequenz. Spezifischer
ausgedrückt
werden aufeinanderfolgend abfallende Flanken der laufenden Impulse
in der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung erzeugt und treten
mit irregulärer
Periodizität
auf, was auch für
die Anstiegsflanken dieser laufenden Impulse gilt. Aufgrund der
aufeinanderfolgenden Variationen der Impulsperioden wird das Energiespektrum der
hochfrequenten Komponenten, die durch die laufenden Schaltoperationen
erzeugt werden, effektiv entlang der Frequenzachse verteilt.
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Wenn
als ein Ergebnis die Schaltfrequenzen mit den harmonischen Frequenzen,
die innerhalb eines Radiokommunikationsfrequenzbandes fallen wie beispielsweise
einem AM-Radiosende-Wellenband, wird der Grad an Radio-Störsignalinterferenzen,
die einen Radioempfänger
beeinflussen, welcher nahe bei der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung installiert
ist, wesentlich reduziert, da die Störsignalenergie nicht auf jede
von einer oder mehreren spezifischen Frequenzen konzentriert wird
und zwar innerhalb dieses Sende-Wellenbandes, sondern über dieses
Wellenband verteilt werden.
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Die
Qualitätsanforderungen
für das
Störsignalfilter
der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung können daher
reduziert werden, so dass das Filter in der Größe klein ausgeführt werden
kann und auch mit geringerem Gewicht hergestellt werden kann und
mit niedrigeren Kosten hergestellt werden kann.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die Erfindung hier hauptsächlich in
Bezug auf die Reduzierung von Störsignalinterferenz
beim Empfang von LW (Langwelle) oder MW (mittlere Wellenlänge), AM (Amplitudenmodulation)-Radiosender
beschrieben wird, die Erfindung nicht auf die Reduzierung solcher Radio-Störsignalinterferenz
beschränkt
ist sondern auch zum Reduzieren von Radio-Störsignalinterferenzeffekten
eingesetzt werden kann und zwar bei vielfältigen anderen Formen Radiokommunikation wie
beispielsweise Zweiwege-Radiokommunikation usw.
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Solch
ein Schalt-Steuersignal kann dadurch erzeugt werden indem zyklisch
eine festgelegte Sequenz von jeweiligen unterschiedlichen Typen
eines Impuls-Periodenmusters ausgewählt wird und sukzessive die
ausgewählten
Impulsperioden-Muster ausgegeben werden.
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Alternativ
kann die Reihenfolge der Impulsperioden-Muster innerhalb der zyklischen
Wiederholsequenz periodisch variiert werden und zwar in Einklang
mit einem vorbestimmten Algorithmus, um dadurch das Energiespektrum
der hochfrequenten Schaltkomponenten weiter zu verteilen, die durch
die elektrische Leistungsschaltungsvorrichtung erzeugt werden.
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Als
eine weitere Alternative kann das Schalt-Steuersignal dadurch erzeugt
werden indem man zufallsmäßig aufeinanderfolgende
Typen einer Vielzahl von jeweiligen unterschiedlichen Typen der Impulsperioden-Muster
auswählt
und indem aufeinanderfolgend die ausgewählten Impulsperioden-Muster
ausgibt. Dies stellt sicher, dass die aufeinanderfolgenden unterschiedlichen
Typen des Impulsperioden-Musters, die das Schalt-Steuersignal bilden,
in einer im Wesentlichen Zufallsfolge oder Zufallsweise auftreten,
wodurch noch weiter die Möglichkeit
reduziert wird, dass Harmonische der (momentanen) Schaltfrequenzen
entsprechend den unterschiedlichen Typen des Im pulsperioden-Musters wechselseitig
mit einem Radiosende-Wellenband koinzidieren, und um eine effektivere
Radio-Störsignalinterferenz-Verhinderung
zu ermöglichen.
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In
dem letzteren Fall kann die Steuer-Schaltungseinrichtung so konfiguriert
sein, um die Auswahl des gleichen Impulsperioden-Musters zweimal
oder mehrmals in einer Aufeinanderfolge zu verhindern, um dadurch
sicherzustellen, dass aufeinanderfolgende Impulsperioden-Muster,
die das Schalt-Steuersignal bilden, aus einem jeweiligen unterschiedlichen Typ
bestehen. Dies dient ferner dazu sicherzustellen, dass die aufeinanderfolgenden
unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters zufallsmäßig ausgewählt werden.
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Von
einem anderen Aspekt aus gesehen können die Vielzahl der jeweiligen
unterschiedlichen Typen der Impulsperioden-Muster vorbestimmt sein und
zwar in solcher Weise, dass keine einer Vielzahl von Schaltfrequenzen,
die aus jeweiligen inversen Werten der Impulsperioden der Impulsperioden-Muster
gebildet sind, ein gemeinsames Vielfaches mit irgendeiner Frequenz
teilen, die innerhalb von einem oder mehreren vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbändern liegt,
das heißt
einem MW (mittlere Wellenlänge)
und/oder LW (Langwelle-)Wellenband.
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Dies
dient dazu Erhöhungen
in der Störsignalenergie
bei spezifischen Frequenzen innerhalb des Sende-Wellenbandes als
ein Ergebnis der hochfrequenten Komponenten zu verhindern indem
sichergestellt wird, dass die Harmonischen der Schaltfrequenzen,
die in den jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters
ihren Ursprung haben, außerhalb
des vorbestimmten Sende-Wellenbandes oder Sende-Wellenbänder liegen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck, dass zwei oder mehrere
Frequenzen "nicht
koinzidieren", wie
er hier verwendet wird, angibt, dass sich die Frequenzen untereinander
um mehr als 1 % unterscheiden.
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Von
einem anderen Aspekt der Erfindung aus betrachtet, sind die jeweiligen
unterschiedlichen Typen der Impulsperioden-Muster vorbestimmt festgelegt
und zwar in solcher Weise, dass keine einer Vielzahl von Schaltfrequenzen,
die jeweils inverse Werte der Impulsperioden der Impulsperioden-Muster
bilden, eine harmonische Frequenz haben, die ein gemeinsames Vielfaches
mit irgendeiner einer vorbestimmten Vielzahl an Frequenzen teilt
und jeweiligen zugeordneten Trägerfrequenzen
für AM
(Amplitudenmodulation)-Radiosendungen zugeordnet werden. Dies dient
auch dazu das Ausmaß zu
reduzieren, mit welchem die hochfrequenten Komponenten, die sich aus
den Stromschaltoperationen ergeben, tatsächlich mit dem Radioempfang
interferieren, indem verhindert wird, dass die Störsignale,
die aus diesen Komponenten resultieren, bei Frequenzen auftreten, die
dicht bei den Trägerfrequenzen
liegen, die von den Radiosende-Stationen verwendet werden.
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Ferner
sind in diesem Fall die Vielzahl der jeweiligen unterschiedlichen
Typen der Impulsperioden-Muster in bevorzugter Weise vorbestimmt
derart, dass jede der harmonischen Frequenzen (die jeweils ihren
Ursprung in den unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters
haben), die innerhalb des Sende-Wellenbandes liegt, in einem Frequenzspalt zwischen
einem unteren Seitenband eines Sende-Frequenzbandes entsprechend
einer ersten Trägerfrequenz
und einem oberen Seitenband eines Sende-Frequenzbandes entsprechend
einer zweiten Trägerfrequenz
gelegen ist, wobei die erste und die zweite Trägerfrequenz benachbarte Werte
der Trägerfrequenz
innerhalb des Sende-Wellenbandes haben.
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Die
Größe solch
eines Frequenzspaltes zwischen den Sende-Frequenzbändern entsprechend zwei
benachbarter zugeordneter Trägerfrequenzen wird
als 5 % der Frequenzdifferenz zwischen diesen Trägerfrequenzen spezifiziert.
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Dies
dient ferner auch dazu den Grad der Radio-Störsignalinterferenz zu reduzieren,
die aus den hochfrequenten Komponenten der Stromschaltvorgänge resultiert
indem sichergestellt wird, dass die Harmonischen der Schaltfrequenzen
keine Werte haben, die innerhalb eines Sende-Frequenzbandes liegen,
welches durch eine Radiosende-Station verwendet wird.
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Von
einem anderen Aspekt aus betrachtet sind die jeweiligen unterschiedlichen
Typen der Impulsperioden-Muster in solcher Weise vorbestimmt, dass
jede der jeweiligen harmonischen Frequenzen der Schaltfrequenzen,
die jeweilige inverse Werte der Impulsperioden der Impulsperioden-Muster
haben und innerhalb eines AM-Radiosende-Wellenbandes liegen, innerhalb eines
Frequenzspaltes gelegen sind und zwar zwischen den Sende-Frequenzbändern der
jeweiligen AM-Radiostationen, das heißt die unter solchen Radiostationen
vorhanden sind, deren Aussendungen aktuell innerhalb einer Zone
oder eines Bereiches empfangen werden können, in welchem die elektrische
Leistungsschaltungsvorrichtung gelegen ist.
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Solche
AM-Radiostationen, deren Aussendungen tatsächlich empfangen werden können, können im
Voraus festgelegt werden zum Beispiel durch Überwachungsoperationen, die
in einer spezifischen Zone durchgeführt werden, die beispielsweise
aus einem Bereich bestehen kann, in welchem ein Fahrzeug, welches
mit der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung ausgerüstet ist,
betrieben wird. Dies kann für
eine Vielzahl von unterschiedlichen Zonen durchgeführt werden
und es können
Informationen von einem Fahrzeugnavigationssystem, um ein Beispiel
zu nennen, nachfolgend dafür
verwendet werden, um den momentanen Bereich auszuwählen, in welchem
die elektrische Leistungsschaltungsvorrichtung gelegen ist, so dass
solche Radiostationen, deren Aussendungen tatsächlich empfangen werden können und
zwar innerhalb der spezifischen Zone, festgelegt werden können. Solch
ein System kann auch zum Detektieren eines Zustandes herangezogen
werden, in welchem keine Radiostation vorhanden ist, die einen ausreichenden
Pegel der Empfangssignalstärke
für einen
Empfang besitzt und zwar an der momentanen Stelle oder Örtlichkeit.
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Solch
ein Verfahren bietet den Vorteil, dass allgemein große Frequenzspalte
zwischen den Sende-Frequenzbändern
solcher AM-Radiostationen vorhanden sind, deren Aussendungen aktuell
empfangen werden können.
Damit können
die Qualitätsanfor derungen
für die
Schaltungskomponenten des Störsignalfilters,
um hier ein Beispiel anzuführen, weiter
reduziert werden, da es ein reduziertes Ausmaß gibt, in welchem die Radio-Störsignalinterferenz auftritt,
die aus den hochfrequenten Komponenten des laufenden Schaltvorganges
resultieren, die tatsächlich
mit den empfangenen Sendungen zur Interferenz führt.
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Von
einem anderen Aspekt aus gesehen können die jeweiligen unterschiedlichen
Typen des Impulsperioden-Musters in solcher Weise im Voraus festgelegt
sein, dass die Schaltfrequenzen, die jeweilige inverse Werte der
Impulsperioden der Impulsperioden-Muster darstellen, aufgeteilt oder eingeteilt werden
in:
- (a) einen ersten Satz von Schaltfrequenzen,
die ein gemeinsames Vielfaches teilen und keine harmonischen Frequenzen
aufweisen, die innerhalb eines vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbandes liegen, und
- (b) einen zweiten Satz an Schaltfrequenzen, die ein gemeinsames
Vielfaches teilen, und die je harmonische Frequenzen enthalten,
die innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes
liegen.
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In
diesem Fall wird das Schalt-Steuersignal in Form einer sich zyklisch
wiederholenden Aufeinanderfolge erzeugt und zwar von:
- (1) einer Sequenz von Impulsperioden-Mustern, die aus Impulsperioden-Mustern
gebildet sind, die zu harmonischen Frequenzen führen, die innerhalb des ersten
oben beschriebenen Satzes liegen, und
- (2) einer Sequenz von Impulsperioden-Mustern, die aus Impulsperioden-Mustern
gebildet sind, die zu harmonischen Frequenzen führen, die innerhalb des zweiten
oben beschriebenen Satzes gelegen sind.
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In
bevorzugter Weise geht jede Sequenz der Impulsperioden-Muster, die
dem ersten Satz entsprechen, ein jeweiliges Impulsperioden-Muster
voran und wird von diesem gefolgt, welches dem zweiten Satz entspricht
und welches jeweilige unterschiedliche Impulsperioden aufweist.
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Die
Impulsperioden-Muster innerhalb jeder der oben beschriebenen Sequenzen
und die Reihenfolge dieser Impulsperioden-Muster innerhalb einer Sequenz
sind nicht notwendigerweise fixiert, sondern können aufeinanderfolgend geändert werden
und zwar in Einklang mit einem vorbestimmten Algorithmus.
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Auf
diese Weise können
solche Impulsperioden-Muster, die zu der Radio-Störsignalinterferenz innerhalb
des AM-Sende-Wellenbandes führen,
entlang der Zeitachse verteilt werden, so dass das resultierende
Störsignalspektrum
entlang der Frequenzachse verteilt wird.
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In
bevorzugter Weise wird die Zahl der Impulsperioden-Muster in jeder
Sequenz, die dem ersten Satz der Schaltfrequenzen entspricht, die
oben beschrieben sind (das heißt
die keine Radio-Störsignalinterferenz
mit dem AM-Sende-Wellenband erzeugen) größer ausgebildet als die Zahl
der Impulsperioden-Muster in jeder Sequenz, die dem zweiten Satz
der Schaltfrequenzen entspricht (das heißt welche eine Radio-Störsignalinterferenz
erzeugen).
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Wenn
gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung die Steuer-Schaltungseinrichtung mit
einer Betriebsspannung versorgt wird und zwar von einer Stromquelle
her, die selbst aus einer elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
besteht, können
die jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters
in bevorzugter Weise in solcher Weise vorbestimmt werden, dass keine
der Schaltfrequenzen, die jeweilige inverse Werte der Impulsperiode der
Impulsperioden-Muster haben, ein gemeinsames Vielfaches mit einer
Schaltfrequenz der Stromversorgungsquelle teilen und mit irgendeiner
Frequenz, die innerhalb eines vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbandes
liegt.
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Auf
diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Radio-Störsignalinterferenz
bei Frequenzen innerhalb eines spezifischen AM-Radiosende-Wellenbandes,
die dabei resultiert, keine hohen Werte der Störsignalenergie bei Frequenzen
innerhalb dieses Wellenbandes haben und zwar als Ergebnis einer
wechselseitigen Verstärkung
der jeweiligen hochfrequenten Komponenten (bei den harmonischen Frequenzen,
die innerhalb dieses AM-Wellenbandes liegen), die durch den laufenden
Schaltvorgang bzw. laufende Schaltoperationen der zwei elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtungen
erzeugt werden.
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Wenn
in ähnlicher
Weise eine zweite elektrische Leistungsschaltungsvorrichtung (eines
herkömmlichen
Typs mit einer einzelnen Schaltfrequenz) fest in der Nachbarschaft
der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung gelegen ist, die
in Einklang mit der vorliegenden Erfindung gesteuert oder geregelt
wird, werden die jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters
in bevorzugter Weise in solcher Weise vorbestimmt, dass keine der
resultierenden Schaltfrequenzen ein gemeinsames Vielfaches mit der
Schaltfrequenz der zweiten elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung aufweist
und mit irgendeiner Frequenz, die innerhalb eines vorbestimmten
Am-Radiosende-Wellenbandes liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform eines Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers;
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2 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels des Betriebes eines Controllers
bei der Ausführungsform
für den
Fall einer Softwareimplementierung des Controllers;
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3 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Controllers der Ausführungsform
für den
Fall einer Hardwareimplementierung des Controllers;
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4 ist
ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Schaltsteuersignals zeigt,
welches durch den Controller der Ausführungsform erzeugt wird;
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5 ist
ein Diagramm entsprechend 4 und zeigt
ein Beispiel eines Energiespektrums von harmonischen Frequenzkomponenten
des Schalt-Steuersignals;
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6 ist
ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Energiespektrums von jeweiligen
Radiosende-Stations-Sendebändern
in Relation zu harmonischen Frequenzkomponenten des Schalt-Steuersignals
wiedergibt, und zwar bei einer abgewandelten Form der Ausführungsform;
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7 zeigt
ein Diagramm, welches zyklisch wiederholte Impulsperioden-Mustersequenzen
veranschaulicht, die das Schalt-Steuersignal bilden und zwar bei
einer anderen Abwandlung der Ausführungsform;
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8 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels von Inhalten einer Verarbeitungsroutine
in 2; und
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9 zeigt
ein Systemblockschaltbild eines Beispiels eines digitalen Typs der
Hardwarekonfiguration des Controllers.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
einer elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung basierend auf einem
Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer wird zuerst unter Hinweis auf das
allgemeine Systemblockschaltbild von 1 im Folgenden
beschrieben. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer,
der einen Stromschaltvorgang durchführt, um eine Gleichstrom-Eingangsspannung
V1 in eine Ausgangs-Gleichspannung V2 umzuwandeln. Eine Gate-Treiberschaltung 2 liefert
ein Gate-Treibersignal in Form eines Schalt-Steuersignals an Gateelektroden
von Feldeffekttransistoren (zum Beispiel MOS FETs), die als Schalterelemente
in dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 arbeiten. Das Gate-Treibersignal
wird im Ansprechen auf ein Schalt-Steuersignal erzeugt, welches
durch einen Controller 3 erzeugt wird, und zwar mit dem
Tastverhältnis
des Schalt-Steuersignals (und damit von dem Schalt-Steuersignal
von der Gate-Treiberschaltung 2), welches durch den Controller 3 in
Einklang mit der Ausgangsspannung V2 von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 gesteuert
wird.
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Es
sei angenommen, dass diese Ausführungsform
zum Installieren in einem Motorfahrzeug ausgelegt ist, wobei die
Eingangsspannung V2 die Fahrzeugbatteriespannung ist. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 inkorporiert
einen Transformator (in den Zeichnungen nicht gezeigt), der eine
Spannungserhöhung
der Wechselstromenergie vornimmt, was durch sukzessives Schalten
der Eingangsspannung V1 bewirkt wird, ferner mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung
(in den Zeichnungen nicht gezeigt) zum Gleichrichten der Ausgangsspannung
von der Sekundärwicklung
des Transformators, und unter Verwendung eines Tiefpassfilters (Störsignalfilter)
zum Abblocken von hochfrequenten Komponenten, die in der gleichgerichteten
Ausgangs-Gleichspannung V2 enthalten sind. Da solch ein Typ eines
Schalt-Schaltungsabschnitts eines Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers gut bekannt ist, wird
eine Beschreibung desselben hier weggelassen. Es sei darauf hingewiesen,
dass die Erfindung nicht auf einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer von irgendeinem
spezifischen Typ des Schalt-Schaltungsabschnitts beschränkt ist,
da, wie noch aus der folgenden Beschreibung klar hervorgehen wird,
die wesentlichen Merkmale der Erfindung in der Art begründet liegen,
in welcher das Schalt-Steuersignal durch den Controller 3 erzeugt
wird.
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Die
Gate-Treiberschaltung 2 dient dazu, um das Schalt-Steuersignal
von dem Controller 3 zu verstärken, um das Gate-Treibersignal
zum Treiben der Gateelektroden der Schalterelemente des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 zu
erzeugen. Da solch ein Typ einer Gate-Treiberschaltung bekannt ist,
wird eine Beschreibung von Einzelheiten derselben hier weggelassen.
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Das
Schalt-Steuersignal, welches durch den Controller 3 erzeugt
wird, besteht aus einer Folge von Impulsen, deren jeweilige Impulsbreiten
basierend auf der Überwachung
des Pegels der Ausgangsspannung V2 bestimmt werden, so dass eine
PWM (Impulsbreitenmodulation) Rückkopplungssteuerung
oder Regelung von V2 implementiert wird. Dieser Steuerungstyp der
Ausgangsspannung des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers ist gut bekannt, so
dass eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen wird.
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Radio-Störsignal-Reduzierungssteuerung
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Die
Art, mit welcher die Radio-Störsignalinterferenz
durch den Controller 3 dieser Ausführungsform erreicht wird, wird
nun im Folgenden beschrieben. Es sei angenommen, dass die Radio-Störsignalinterferenz
in einem vorbestimmten AM (Amplitudenmodulation)-Radiosende-Wellenband
auftritt, wie dies sich ereignen kann, wenn ein Radioempfänger in
einem Fahrzeug installiert ist und zwar zusammen mit einem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer
(wobei der Ausdruck "AM-Radiosende-Wellenband" im Folgenden dazu
verwendet wird, um ein vorbestimmtes LW- und/oder MW- bzw. AM-Radiosende-Wellenband
zu bezeichnen). Im Wesentlichen basiert die Radio-Störsignal-Reduzierungssteuerung
auf der Erzeugung des Schalt-Steuersignals in Form einer Folge von
Impulsperioden-Mustern mit aufeinanderfolgenden unterschiedlichen
Impulsperioden. Die Bezeichnung "Impulsperioden-Muster", wie sie weiter oben
verwendet wurde, bezeichnet eine Aufeinanderfolge von einem oder
mehreren Impulsen, von denen jeder eine identische Impulsperiode
besitzt. Ein Impulsperioden-Muster mit einem einzelnen Impuls besteht
aus einer Aufeinanderfolge-Kombination aus einem Intervall, in welchen
das Schalt-Steuersignal auf einen aktiven Wert gesetzt ist (zum
Beispiel einen hohen Pegel, der an der Vorderflanke eines Impulses beginnt),
gefolgt von einem Intervall, in welchem das Schalt-Steuersignal
sich auf einem inaktiven Pegel befindet (zum Beispiel einem niedrigen
Pegel, der an der Abfallflanke des Impulses beginnt). Die Impulsperiode
dieses Impulsperioden-Musters besteht aus der Summe aus der EIN-
und AUS-Dauer, das heißt aus
der Summe der Impulsbreite und der Dauer von der Abfallflanke des
Impulses bis zur Vorderflanke eines nachfolgenden Impulses. Das
Tastverhältnis
eines Impulsperioden-Musters besteht aus dem Verhältnis zwischen
der Impulsbreite und der Impulsperiode.
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Der
Controller 3 erzeugt das Schalt-Steuersignal durch sequenzielles
Auswählen
von Impulsperioden-Mustern aus einer Vielzahl der Impulsperioden-Muster,
die jeweils unterschiedliche Impulsperioden aufweisen, das heißt es werden
die ausgewählten
Impulsperioden-Muster entlang der Zeitachse angeordnet, um auf diese
Weise das Schalt-Steuersignal
zu bilden. Die Impulsperioden-Muster können mit Hilfe einer Softwaresteuerung
erzeugt werden, das heißt
mit Hilfe einer Operation des Controllers 3 basierend auf
einem geeignet programmierten Mikrocomputer, der aufeinanderfolgend
gespeicherte Daten ausliest, die eine Vielzahl an unterschiedlichen Impulsperioden-Werten
ausdrücken
und zwar in einer sich zyklisch wiederholenden Sequenz.
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Dies
ist durch das Flussdiagramm von 2 veranschaulicht,
welches eine Verarbeitungsroutine zeigt, die periodisch durch einen
Mikrocomputer ausgeführt
werden kann, um die Funktionen des Controllers 3 zu implementieren.
Insbesondere bei dem Schritt S100 von 2 wird eine
Entscheidung getroffen, ob ein neues Impulsperioden-Muster als Teil des
Schalt-Steuersignals erzeugt werden soll (das heißt eine
Entscheidung ob das Ende einer Impulsperiode erreicht worden ist)
und, wenn dies der Fall ist wird ein neuer Wert der Impulsperiode
als Teil der festgelegten Sequenz der jeweiligen unterschiedlichen
Werte der Impulsperiode ausgelesen und es beginnt ein Impuls mit
einer geeigneten Dauer, der erzeugt wird, das heißt es wird
die Ausgangsgröße aus dem
Controller 3 auf einen aktiven Wert gesetzt. 8 zeigt
ein Flussdiagramm eines spezifischen Beispiels der Inhalte des Schrittes
S100 von 2, um das Schaltsteuersignal
von dem Controller 3 in der Form von aufeinanderfolgenden
unterschiedlichen Typen eines Impulsperioden-Musters zu erzeugen.
Da die Techniken zum Einstellen des Tastverhältnisses eines Stromschaltvorganges
entsprechend einer Abweichung einer Ausgangsspannung von einem Sollwert
gut bekannt sind, wird eine detaillierte Beschreibung der Tastverhältnissteuerung
hier weggelassen.
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Alternativ
kann der Controller 3 auch in Form einer Hardware implementiert
werden, wie dies durch das Schaltungsdiagramm von 3 veranschaulicht ist,
und zwar für
einen Fall einer einfachen analogen Schaltungskonfiguration. Dies
umfasst einen Satz von drei parallelen Koinzidenz-Detektorschaltungen 5 bis 7,
von denen jede einen Zählwert
eines Zählers 4 empfängt und
mit einem Satz von drei Registern 8 bis 10, die
jeweilige unterschiedliche Werte haben, die fest in diesem gespeichert
sind. Die Zählerschaltung 4 führt eine
Zählung
eines Taktsignals φ durch und
die Parallel-Koinzidenz-Detektorschaltungen 5 bis 7 vergleichen
den momentanen Zählwert
mit den Werten, die in den Registern 3 bis 10 jeweils
gespeichert sind. Wenn eine Koinzidenz durch eine Parallel-Koinzidenz-Detektorschaltung
detektiert wird, gibt diese ein entsprechendes Koinzidenzsignal
an einen Multiplexer 11 aus. Wenn ein Koinzidenzsignal
durch eine der Parallel-Koinzidenz-Detektorschaltungen 5 bis 7 erzeugt
wird und durch den Multiplexer 11 ausgewählt wird,
wird dieses aus einem Rückstell-Eingangsanschluss
R einer ein Sägezahlwellenformsignal
erzeugenden Schaltung 12 zugeführt. Eine Sägezahnwellenform-Ausgangsspannung,
die durch die Sägezahnwellenformsignal-Erzeugungsschaltung 12 erzeugt
wird, wird dadurch auf ein niedriges Potenzial zurückgestellt.
Die Ausgangsspannung der Sägezahnwellenformsignal-Erzeugungsschaltung 12 wird an
einen Nicht-Invertierungs-Eingangsanschluss eines Komparators 13 angelegt,
während
eine analoge Schwellenwertspannung Vs an den invertierenden Eingangsanschluss
des Komparators 13 angelegt wird.
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Der
Komparator 13 erzeugt dadurch ein Ausgangssignal in Form
einer Serie von Impulsen, deren jeweilige Dauern durch den Pegel
der analogen Schwellenwertspannung Vs festgelegt werden, wobei dieses
Ausgangssignal das Schalt-Steuersignal darstellt, welches durch
den Controller 3 erzeugt wird.
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Jedesmal
wenn ein Koinzidenzsignal von dem Multiplexer 11 ausgegeben
wird, wird es zum Rückstellen
der Zählerschaltung 4 angelegt.
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Der
Multiplexer 11 wird durch ein Auswähl-Steuersignal S gesteuert,
welches durch eine Impulsperioden-Wechselschaltung 14 erzeugt
wird, die jedes Koinzidenzsi gnal empfängt, welches von dem Multiplexer 11 ausgegeben
wird. Die Funktion der Impulsperioden-Wechselschaltung 14 besteht darin,
den Multiplexer 11 zu steuern, um aufeinanderfolgend die
jeweiligen Ausgangsgrößen der
Koinzidenz-Detektorschaltungen 5, 6, 7 in
einer festgelegten vorbestimmten Sequenz auszuwählen, die zyklisch wiederholt
wird. Das heißt
es ist grundsätzlich lediglich
erforderlich, dass die Impulsperioden-Wechselschaltung 14 ein
Wählsteuersignal
S erzeugt, welches aufeinanderfolgend drei unterschiedliche Werte einnimmt
(in der zyklisch wiederholten Sequenz) und zwar in Ansprechen auf
die aufeinanderfolgenden Koinzidenzsignale. Die Impulsperioden-Wechselschaltung 14 kann
daher unmittelbar als eine Kombination aus einem Schieberegister
und einem Decodierer, Zähler
und Decodierer usw. implementiert werden, so dass eine detaillierte
Beschreibung derselben hier weggelassen wird.
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Da
die jeweiligen unterschiedlichen Datenwerte in den Registern 8, 9 und 10 gespeichert
gehalten werden, gibt der Komparator 13 aufeinanderfolgend
jeweilige unterschiedliche Typen des Impulsperioden-Musters aus,
um das Schaltsteuersignal zu bilden und zwar in einer sich zyklisch
wiederholenden festgelegten Sequenz, wobei die Impulsperioden der jeweiligen
unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters durch die Werte
festgelegt werden, die in den Registern 8, 9 und 10 gespeichert
sind.
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Bei
der Schaltung von 3 wird der Mittelwert der jeweiligen
Tastverhältnisse
der aufeinanderfolgenden Impulsperioden-Muster in der fixierten
Sequenz in Einklang mit der analogen Schwellenwertspannung Vs eingestellt.
Es ist jedoch ebenso möglich
eine Schaltungsanordnung zu verwenden, bei der die aufeinanderfolgend
erzeugten Impulsperioden-Muster das gleiche Tastverhältnis aufweisen (das
heißt
dasjenige, welches durch eine Schwellenwertspannung bestimmt wird).
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In
bevorzugter Weise wird die geeignete Hardwarekonfiguration zum Implementieren
des Controllers 3 als digitaler Typ realisiert und zwar
beispielsweise unter Verwendung einer PID-Steuerung bzw. -Regelung
(Proportional-Integral-Differenzialsteuerung). Ein Beispiel solch
einer Konfiguration ist in 9 gezeigt.
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Es
kann somit erkannt werden, dass der Controller 3 dieser
Ausführungsform
so konfiguriert werden kann, dass er in Form einer Software funktioniert
(das heißt
als programmierter Mikrocomputer) oder in einer bevorzugten Hardwareoperation,
um ein Schalt-Steuersignal zu erzeugen, welches aus aufeinanderfolgenden
unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters hergestellt wird,
um den Gleich-Gleichstrom-Umsetzer 1 zu steuern.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass vielfältige andere Anordnungen zum
Erzeugen solch eines Schalt-Steuersignals basierend auf einer Software oder
einer Hardware unmittelbar realisiert werden können (oder auch einige Kombinationen
aus demselben).
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Ein
Beispiel des Schalt-Steuersignals, welches von dem Controller 3 der
Gate-Treiberschaltung 2 zugeführt wird,
ist in 4 gezeigt. Dieses wird durch zyklische Wiederholungen
einer Sequenz von Impulsperioden-Mustern gebildet, die jeweils mit
A, B und C bezeichnet sind und jeweils unterschiedliche Impulsperioden
aufweisen. Als ein Ergebnis der Verwendung solch eines Schalt-Steuersignals,
werden die hochfrequenten Signalkomponenten, die durch den Betrieb
des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 erzeugt werden,
entlang dem Frequenzspektrum verteilt. Das heißt mit anderen Worten, jede
dieser hochfrequenten Signalkomponenten besitzt eine Frequenz, die
keine Harmonische der n-ten Ordnung ist (wobei n eine ganze Zahl
mit einem Wert von 2 oder mehr bedeutet) und zwar einer
Frequenz, deren Wert als inverse Größe einer spezifischen einen
der vielfältigen
unterschiedlichen Impulsperioden der Impulsperioden-Muster erhalten wird
(wobei "die Impulsperiode
eines Impulsperioden-Musters" die
oben angegebene Bedeutung hat). Die Störsignalenergie dieser harmonischen
Frequenzkomponenten wird daher über
das Frequenzspektrum hinweg verteilt.
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Dies
ist in 5 veranschaulicht, welche Frequenzwerte f1, f2
und f3 zeigt, die jeweils inverse Größen der Impulsperioden der
Impulsperiodenmuster A, B und C sind und der entsprechenden harmonischen
Frequenzen von f1, f2, f3 wie beispielsweise Harmonische der M-ten
Ordnung (M × f1),
(M × f2) und
(M × f3).
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Es
kann somit sichergestellt werden, dass die Störsignalenergie dieser harmonischen
Frequenzkomponenten nicht auf eine oder mehrere spezifische Frequenzen
innerhalb eines AM-Radiosende-Wellenbandes konzentriert werden.
Daher kann das Ausmaß der
Radio-Störsignalinterferenz,
die aus diesen hochfrequenten Komponenten der Schaltfrequenz resultieren,
wesentlich reduziert werden. Die Qualitätsanforderungen für das Störsignalfilter
(Tiefpassfilter) des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 können reduziert
werden oder erleichtert werden, so dass das Filter in einer kleineren
Größe und weniger kostspielig
hergestellt werden kann.
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Bei
den obigen Ausführungen
wurde angenommen, dass jedes Impulsperioden-Muster lediglich einen einzelnen Impuls
enthält.
Es ist jedoch auch ebenso möglich
jedes Impulsperioden-Muster in Form einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden
Impulsen zu erzeugen, die eine gemeinsame Impulsperiode aufweisen.
Bei der Schaltung nach 3 kann dies beispielsweise durch
eine Konfiguration der Impulsperioden-Änderungsschaltung 14 erreicht
werden, um den Multiplexer 11 so zu steuern, so dass jede
der jeweiligen Ausgangsgrößen der
Koinzidenz-Detektorschaltungen 5, 6 und 7 eine
Vielzahl von Malen in einer Aufeinanderfolge ausgewählt werden.
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Die
obige Beschreibung trifft für
den Fall zu, bei welchem eine sich zyklisch wiederholende Sequenz
der jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters,
die zur Bildung des Schalt-Steuersignals verwendet werden, aus einer festen
oder fixierten Sequenz besteht. Es ist jedoch auch ebenso möglich, den
Controller 3 so zu konfigurieren, um periodisch die Reihenfolge
der Impulsperioden-Muster innerhalb dieser Sequenz zu ändern oder
noch effektiver das Energiespektrum der hochfrequenten Schaltkomponenten
entlang der Frequenzachse zu verteilen.
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Zweite Ausführungsform
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Bei
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden die jeweiligen
unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters in einer sich
zyklisch wiederholenden festgelegten Sequenz erzeugt. Bei einer
zweiten Ausführungsform,
deren Betriebsweise und Konfiguration ähnlich derjenigen ist, die
in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde,
sind die Impulsperioden-Muster aufeinanderfolgend zufallsmäßig ausgewählt, um das
Schalt-Steuersignal zu bilden und zwar aus einer Vielzahl von jeweils
unterschiedlichen Werten zum. Beispiel von solchen Werten, die in
einem Speicher abgespeichert gehalten sind, der durch einen Mikrocomputer
im Falle einer Softwareoperation zugegriffen wird. In diesem Fall
wird der Mikrocomputer so gesteuert, um in zufälliger Weise auf aufeinanderfolgende
Speicherstellen zuzugreifen, um aufeinanderfolgende Impulsperioden-Werte
auszulesen und zum diese dann zum Erzeugen des Schalt-Steuersignals zu
verwenden und zwar als eine Aufeinanderfolge von jeweils unterschiedlichen
Typen des Impulsperioden-Musters.
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Ähnlich wie
im Fall einer Hardwarekonfiguration wie derjenigen nach 3,
kann der Multiplexer 11 basierend auf der Ausgangsgröße von einem
Zufallszahlengenerator gesteuert werden, um die Ausgangsgrößen aus
den Koinzidenz-Detektorschaltungen 5, 6, 7 in
einer zufallsmäßig festgelegten
Aufeinanderfolge auszuwählen,
um dadurch aufeinanderfolgende Impulsperioden-Muster zu erzeugen,
die zufallsmäßig variierende
Impulsperioden aufweisen und zwar von dem Komparator 13.
Es ist somit offensichtlich, dass dies unmittelbar durch eine einfache Modifizierung
der Schaltung von 3 implementiert werden kann.
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Als
eine abgewandelte Ausführungsform
dieser Ausführungsform
kann die Operation einer zufallsmäßigen Auswahl eines Impulsperioden-Musters in
solcher Weise gesteuert werden, dass das gleiche Impulsperioden-Muster
nicht zweimal oder mehrere Male in einer Aufeinanderfolge verwendet
wird und zwar bei der Erzeugung des Schalt-Steuersignals. Das heißt wenn
das gleiche Impulsperioden-Muster zweimal in einer Aufeinanderfolge
ausgewählt
wird, wird die Zufallsauswahl dann wiederholt, um ein unterschiedliches
Impulsperioden-Muster zu erhalten.
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Dritte Ausführungsform
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Bei
einer dritten Ausführungsform,
deren Betriebsweise und Konfiguration grundsätzlich ähnlich derjenigen ist, die
in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde,
können
die jeweiligen unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Impulsperioden-Muster,
die das Schalt-Steuersignal bilden, welches durch Controller 3 erzeugt
wird, in einer sich zyklisch wiederholenden festgelegten Folge erzeugt werden
und zwar genauso wie bei der ersten Ausführungsform oder auch in einer
Zufallsfolge wie bei der zweiten Ausführungsform. Jedoch werden bei
der dritten Ausführungsform
lediglich Impulsperioden-Muster mit jeweiligen spezifischen Werten
der Impulsperiode verwendet zum Beispiel in Form der Impulsperioden-Muster
A, B, C, die in 4 gezeigt sind. Diese spezifischen
Werte der Impulsperiode sind vorbestimmt und zwar in solcher Weise,
dass keine der harmonischen Komponenten der Schaltfrequenz, die
durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt werden
(von denen jede eine Frequenz besitzt, die eine Harmonische eines
Frequenzwertes ist, der die inverse Größe einer Impulsperiode eines
Impulsperioden-Musters darstellt) innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes
fällt (das
heißt mit
anderen Worten in solcher Weise, dass keine der harmonischen Komponenten
der Schaltfrequenz in den vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbandbereich
fällt).
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Das
Ausmaß,
in welchem die harmonischen Komponenten der Schaltfrequenz eine
Radio-Störsignalinterferenz
erzeugen, kann dadurch weiter reduziert werden.
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Vierte Ausführungsform
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Bei
einer vierten Ausführungsform,
deren Betrieb und Konfiguration grundsätzlich ähnlich derjenigen ist, die
für die
erste Ausführungsform
beschrieben wurden, sind die jeweiligen unterschiedlichen aufeinanderfolgenden
Impulsperioden-Muster, die das Schalt-Steuersignal bilden, welches
durch den Controller 3 erzeugt wird, in einer zyklischen
festgelegten Wiederholsequenz erzeugt und zwar wie bei der ersten
Ausführungsform
oder werden in einer Zufalls-Sequenz wie bei der zweiten Ausführungsform
er zeugt. Bei der dritten Ausführungsform
werden lediglich Impulsperioden-Muster, die jeweilige spezifische
Werte der Impulsperiode besitzen, verwendet, zum Beispiel in Form
der Impulsperiodenmuster A, B, C von 4. Diese
spezifischen Werte der Impulsperiode werden in solcher Weise bestimmt,
dass von den harmonischen Komponenten der Schaltfrequenz, die durch
den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt werden (von denen
jede eine Frequenz hat, die eine Harmonische eines Frequenzwertes
ist, der eine inverse Größe einer
Impulsperiode eines Impulsperioden-Musters ist) zwei oder mehrere
dieser harmonischen Komponenten nicht in der Frequenz bei einer
Frequenz koinzidieren, die innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes
liegt.
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Es
kann dadurch sichergestellt werden, dass jegliche hochfrequente
Komponente der Schaltfrequenzen, die in das AM-Radiosende-Wellenband
fallen, nicht wechselseitig überlagert
werden. Damit kann die Verteilung der Interferenzstörsignale
entlang dem Störsignalenergiespektrum
noch zuverlässiger
erreicht werden, was zu einer Abnahme des Pegels der hörbaren Störsignale
führt,
die durch einen Radioempfänger
erzeugt werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Bei
einer fünften
Ausführungsform,
deren Betrieb und Konfiguration grundsätzlich ähnlich denjenigen sind, die
für die
erste Ausführungsform
beschrieben wurden, können
die jeweiligen unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Impulsperioden-Muster,
die das Schalt-Steuersignal erzeugen, welches durch den Controller 3 erzeugt
wird, in einer zyklischen sich wiederholenden fixierten Sequenz
erzeugt werden und zwar wie bei der ersten Ausführungsform oder auch als eine
Zufallsfolge, wie dies bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist. Bei
der fünften
Ausführungsform
werden lediglich Impulsperioden-Muster mit jeweiligen spezifischen
Werten der Impulsperiode verwendet zum Beispiel mit den Impulsperioden-Mustern
A, B, C von 4. Diese spezifischen Werte
der Impulsperiode sind in solcher Weise vorbestimmt, dass keine
der harmonischen Komponenten der Schaltfrequenz, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt
werden (von denen jede eine Frequenz besitzt, die eine Harmonische eines
Frequenzwertes ist, der eine inverse Größe einer Impulsperiode eines
Impulsperioden-Musters ist) mit einer zugeordneten Trägerfrequenz
von irgendeinem vorbestimmten Satz an AM-Radiosende-Stationen koinzidiert.
Diese Radiostationen können
beispielsweise vorbestimmt sein und zwar als solche, deren Sendungen
in einem Bereich empfangen werden können, in welchem die elektrische
Leistungsschaltungsvorrichtung verwendet werden soll.
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Auf
diese Weise kann sichergestellt werden, dass keine der harmonischen
Frequenzkomponenten, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt
werden, dicht bei der Trägerfrequenz einer
AM-Radiostation liegt, deren Sendungen in der Nachbarschaft des
Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 empfangen werden (das
heißt
mit der minimalen Trennung zwischen diesen zugeordneten Trägerfrequenzen,
die 9 kHz oder 10 kHz liegen), so dass der Wert der Radio-Störsignalenergie
bei den Frequenzen, die dicht bei diesen Sende-Trägerfrequenzen
liegen, reduziert werden kann.
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Sechste Ausführungsform
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Zusätzlich,
dass jeweilige zugeordnete Werte der Trägerfrequenz gegeben sind, kann
die Breite des Sende-Frequenzbandes, welches durch jede AM-Radiostation
verwendet wird, ebenso spezifiziert werden, um wenigstens einen
minimalen Wert des Frequenzspaltes zwischen den jeweiligen Sende-Frequenzbändern sicherzustellen.
Dies ist in 6 veranschaulicht, die einen
Teil eines AM-Sendefrequenzspektrums zeigt, in welchem aufeinanderfolgende
benachbarte zugeordnete Trägerfrequenzen
von jeweiligen Radiostationen mit N1, N2, N3 bezeichnet sind, wobei
ein Frequenzspalt Gd zwischen dem oberen Seitenbandabschnitt und
dem unteren Seitenbandabschnitt von jedem Paar von benachbarten
Sende-Frequenzbändern
wie den Seitenbandabschnitten Sd1, Su1 in 6 vorhanden
ist.
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Bei
einer sechsten Ausführungsform,
deren Betriebsweise und Konfiguration grundsätzlich ähnlich zu denjenigen sind,
die für
die erste Ausführungsform
beschrieben wurden, können
die jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters, die
das Schaltsteuersignal bilden, welches durch den Controller 3 erzeugt
wird, in einer zyklischen sich wiederholenden festen Sequenz erzeugt
werden und zwar genauso wie bei der ersten Ausführungsform oder auch als Zufallsfolge
wie bei der zweiten Ausführungsform.
Bei der sechsten Ausführungsform werden
lediglich Impulsperioden-Muster mit jeweiligen spezifischen Werten
der Impulsperiode verwendet zum Beispiel den Impulsperioden-Mustern
A, B, C von 4. Diese spezifischen Werte
der Impulsperiode sind in solcher Weise vorbestimmt, dass alle die harmonischen
Komponenten der Schaltfrequenz, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt
werden (von denen jede eine Frequenz hat, die eine Harmonische eines
Frequenzwertes ist, welche die inverse Größe einer Impulsperiode eines
Impulsperioden-Musters darstellt) und die in das AM-Radiosende-Wellenband
fallen, innerhalb von einem der Frequenzspalte Gd zwischen den Sende-Frequenzbändern liegen,
die von den Radiostationen verwendet werden, die benachbarte Werte
der Trägerfrequenz
besitzen, das heißt
zwischen dem oberen Seitenbandabschnitt Su1 des Frequenzbandes von
einer Radiostation und dem unteren Seitenbandabschnitt Sd1 des Frequenzbandes
der anderen Radiostation (frequenzbenachbarten Radiostation) gelegen
sind.
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Auf
diese Weise kann durch Reduzierung des Ausmaßes, in welchem die hochfrequenten
harmonischen Komponenten, die durch den Betrieb des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 erzeugt
werden, tatsächlich
irgendeine empfangene AM-Radiosendung beeinflussen und es kann eine
Wirkung entsprechend einer Absenkung der Radio-Störsignalinterferenz
erreicht werden.
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Siebente Ausführungsform
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Die
siebente Ausführungsform
stellt eine modifizierte Ausführungsform
der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform dar. Bei der siebenten Ausführungsform
sind die Impulsperioden der jeweiligen unterschiedlichen Typen des
Impulsperioden-Musters, welche das Schalt-Steuersignal des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 bilden,
vorbestimmt und zwar derart, dass jede der harmonischen Komponenten
der Schaltfrequenz, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 erzeugt
werden und die in das AM-Radiosende-Wellenband fallen, innerhalb
eines Frequenzspaltes liegen und zwar zwischen jeweiligen Sende-Frequenzbändern, die durch
die Radiostationen verwendet werden, die aktuell durch einen Radioempfänger empfangen
werden können
zum Beispiel die durch einen AM-Radioempfänger empfangen werden können, der
in einem Fahrzeug installiert ist, und zwar dicht bei dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1.
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Die
Bestimmung der Radiostationen, deren Sendungen aktuell empfangen
werden können,
können
beispielsweise auf einer Überwachung
der Radio-Empfangsbedingungen innerhalb eines Bereiches basieren,
in welchem der Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 betrieben
werden soll und zwar vor dem Betrieb der elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung.
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In
diesem Fall sind allgemein die Frequenzspalte, in die die harmonischen
Frequenzen eingeschoben werden können,
wesentlich größer als
die oben beschriebene Frequenzspalte zwischen den Sende-Frequenzbändern mit
benachbarten Werten der Trägerfrequenz.
Damit kann ein hoher Grad einer Reduzierung der Radio-Störsignalinterferenz
erreicht werden, so dass eine effektive Verhinderung einer hörbaren Interferenz
mit solchen AM-Radiosendungen erreicht werden kann, die tatsächlich durch
einen Empfänger
empfangen werden können,
der nahe bei dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 gelesen ist, ohne
dass dabei ein hoher Grad an Genauigkeit für die Impulsperioden-Werte
der Impulsperioden-Muster erforderlich ist und selbst dann, wenn
die Wirksamkeit der Störsignalunterdrückung des
Störsignalfilters
des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 reduziert
wird und zwar als ein Ergebnis der Schwankungen in den Eigenschaften
von gemeinsamen Teilen des Filters.
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Achte Ausführungsform
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Bei
dieser Ausführungsform
sei angenommen, dass neun unterschiedliche Typen eines Impulsperioden-Musters
verwendet werden, die jeweils als A, B, C, D, E, F, G bezeichnet
sind, wobei diese Impulsperioden-Muster in solcher Weise festgelegt
wer den, dass die Frequenzwerte, welche die inversen Werte der jeweiligen
Impulsperioden dieser Impulsperioden-Muster darstellen, aus folgendem
bestehen:
- (1) Frequenzen entsprechend den Impulsperioden-Mustern
D, E, F und G, die als fd, fe, ff, fg bezeichnet sind, die ein gemeinsames
Vielfaches miteinander teilen und zwar mit einer oder mit mehreren
Frequenzen innerhalb eines vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbandes
(und somit Harmonische innerhalb dieses Wellenbandes aufweisen),
wobei solche Impulsperioden-Muster im Folgenden als "gemeinsame vielfache" Impulsperioden-Muster
bezeichnet werden, und
- (2) Frequenzen entsprechend den Impulsperioden-Mustern A, B,
C, die als fa, fb, fc bezeichnet werden und ein gemeinsames Vielfaches
untereinander teilen oder gemeinsam verwenden, jedoch nicht mit
irgendeiner Frequenz innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes (und
keine Harmonischen innerhalb des Wellenbandes besitzen), wobei solche
Impulsperioden-Muster im Folgenden als "nicht gemeinsame vielfache" Impulsperioden-Muster
bezeichnet werden.
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Jede
Sequenz der "nicht
gemeinsamen vielfachen" Impulsperioden-Muster
A, B, C wird als ein kleiner Zyklus bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform
wird eine Sequenz von einem oder von mehreren der "gemeinsamen vielfachen" Impulsperioden-Muster D, E, F, G
zwischen jedem Paar von aufeinanderfolgenden Ereignissen oder Auftreten
des kleinen Zyklus eingeschoben, um das Schalt-Steuersignal zu bilden,
welches durch den Controller 3 erzeugt wird.
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Die
Inhalte von jeder dieser Sequenzen und die Reihenfolge, welcher
die Impulsperioden-Muster innerhalb einer Sequenz auftreten, können fixiert sein
oder können
auch variieren und zwar in Einklang mit einem vorbestimmten Algorithmus.
Es wird jedoch bevorzugt, dass jede solche Sequenz von einem oder
von mehreren der "gemeinsamen
vielfachen" Impulsperioden-Muster
D, E, F, G aus einer kleineren Anzahl von Impulsperioden-Mustern
gebildet wird als dem kleinen Zyklus. Dies ist in dem Beispiel von 7 veranschaulicht,
in welcher die Reihenfolge der Impulsperioden-Muster A, B, C innerhalb
jedes kleinen Zyklus fixiert ist und wobei die "gemeinsamen vielfachen" Impulsperioden-Muster
D, E, F, G in einer Aufeinanderfolge jeweils eines zu einem Zeitpunkt
zwischen jedem Paar der aufeinanderfolgenden Auftritte des kleinen
Zyklus eingeschoben werden, um das Schalt-Steuersignal zu bilden.
Auf diese Weise wird der Wert der Störsignale, der in ein AM-Radiosende-Band
eingeführt
wird, effektiv reduziert.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsform in keiner Weise
eingeschränkt
ist, um die oben beschriebene Gesamtanzahl von Impulsperioden-Mustern
oder Nummern der Impulsperioden-Muster in den jeweiligen Sequenzen
zu verwenden.
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Neunte Ausführungsform
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Die
neunte Ausführungsform,
deren Betriebsweise und Konfiguration grundsätzlich ähnlich derjenigen sein kann,
die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden,
ist bei einem Zustand oder Bedingung anwendbar, bei der eine elektrische
Leistungsschaltungsvorrichtung, die verschieden von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 ist,
fest nahe dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer 1 installiert
ist, zum Beispiel innerhalb des gleichen Fahrzeugs. Mit dieser neunten Ausführungsform
sind die jeweiligen unterschiedlichen Typen des Impulsperioden-Musters,
welche das Schalt-Steuersignal bilden, das durch den Controller 3 erzeugt
wird, in solcher Weise vorbestimmt, dass keine der Schaltfrequenzen
entsprechend den Impulsperioden-Mustern ein gemeinsames Vielfaches
teilen und zwar mit der Schaltfrequenz der anderen elektrischen
Leistungsschaltungsvorrichtung und mit einer Frequenz, die innerhalb
eines vorbestimmten AM-Radiosende-Wellenbandes liegt.
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Es
kann dadurch sichergestellt werden, dass die harmonischen Komponenten,
die durch die Schaltoperation des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 jeweils
erzeugt werden und von der anderen elektrischen Leistungsschaltungsvorrichtung
erzeugt werden, nicht wechselseitig innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes überlagert
werden, so dass die AM-Radio-Empfangs-Störsignalwerte reduziert werden
können.
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Als
eine alternative Ausführungsform
der oben beschriebenen Ausführungsform
sind, wenn der Controller 3 mit der Gleichstrombetriebsenergie von
einer Stromversorgungsquelle versorgt wird, die selbst eine elektrische
Leistungsschaltungsvorrichtung darstellt, die jeweiligen unterschiedlichen
Typen des Impulsperioden-Musters, die das Schalt-Steuersignal bilden,
welches durch den Controller 3 erzeugt wird, in solcher
Weise vorbestimmt, dass keine der Schaltfrequenzen des Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzers 1 ein
gemeinsames Vielfaches teilen und zwar mit der Schaltfrequenz der
Stromversorgungsquelle und mit einer Frequenz, die innerhalb des AM-Radiosende-Wellenbandes liegt.