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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(Gebiet der Erfindung)
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, die
mit einer Steuerung ausgerüstet
ist, die eine gesteuerte Variable eines gesteuerten Systems auf
einen gewünschten
Betrag Einschaltdauer-steuert, und insbesondere auf eine Schaltvorrichtung,
die fähig
ist, eine solche Steuerung durchzuführen, indem ein Schaltelement
mit weniger Rauschen, das auf die Schaltoperationen der Schaltvorrichtung
zurückzuführen ist,
ein- und ausgeschaltet wird.
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Im
Allgemeinen ist eine In-Fahrzeug-Leistungslektroausrüstung mit
einer Schaltvorrichtung ausgerüstet,
die eine Leistungsschaltvorrichtung verwendet. Diese Art der Leistungsschaltvorrichtung
ist beispielsweise mit einer Pulsbreitenmodulation (PWM; PWM = Pulse
Width Modulation) ein/aus-betreibbar. Das Steuern der Ein/Aus-Operationen
der Leistungsschaltvorrichtung ermöglicht daher gesteuerten Systemen,
wie z. B. einem Gleich-Gleich-Wandler in einem Hybridauto, einen gewünschten
Betrag einer gesteuerten Variablen aufzuweisen.
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Wenn
die gesteuerte Variable insbesondere einen gewünschten Zielbetrag zeigt, dann
wird das Leistungsschaltelement periodischen Ein/Aus-Operationen
unterzogen. Solche Operationen heben wahrscheinlich die Energie
von lediglich Rauschkomponenten an, deren Frequenzen Schaltfrequenzen und
harmonischen Frequenzen derselben, die auf Intervalle zwischen Startzeitpunkten
der Ein-Operationen und/oder der Aus-Operationen zurückzuführen sind, entsprechen. Solche
Rauschkomponenten einer höheren
Energie werden gelegentlich einem Übertragungssignal, das durch
einen In-Fahrzeug-Rundfunkempfänger
oder andere ähnliche Rundfunkvorrichtungen
eingestellt ist, überlagert.
In einer solchen unerwünschten
Situation gibt der Lautsprecher eines Autoradios Benutzern gezwungenermaßen Fehler
aus.
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Um
diesen Nachteil zu überwinden,
offenbaren die offengelegten japanischen Patenveröffentlichungen
Nr. 2002-335672 und 2003-88101 eine Gegenmaßnahme zur Rauschentfernung.
D. h., in diesen Dokumenten wird für eine Schaltfrequenz bestimmt,
dass sich die Harmonischen derselben auf ein Übertragungsfrequenzband mit
einer vorbestimmten Beziehung beziehen. Die vorbestimmte Beziehung
besteht praktisch darin, dass die Harmonischen einen spezifischen
Frequenzunterschied zu einer eingestellten Übertragungsfrequenz aufweisen. Dies
ist dabei hilfreich, um zu verhindern, dass der Lautsprecher Rauschen
ausgibt.
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Bei
solchen Gegenmaßnahmen
kann jedoch die Möglichkeit,
dass eine Schaltfrequenz oder Harmonische derselben mit einer eingestellten Übertragungsfrequenz überlappen,
nicht bestritten werden, wenn Modi der Ein/Aus-Operationen, die
durch das Leistungsschaltelement ausgeführt werden, durch beispielsweise
die PWM-Steuerung geändert
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit dem vorhergehenden Blick im Geist
vollendet und besitzt die Aufgabe, eine Schaltvorrichtung zu schaffen,
die fähig
ist, Rauschen (insbesondere Rauschspitzen), das auf eine Schaltsteuerung
zurückzuführen ist,
in Fällen
zu reduzieren, bei denen ein gesteuertes System, das mit der Schaltvorrichtung
versehen ist, eine gesteuerte Variable auf einen Zielbetrag steuert.
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Bei
einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Schaltvorrichtung
mit einem Schaltelement, das ansprechend auf ein Treibsignal ein-/ausschaltet,
um eine gesteuerte Variable eines gesteuerten Systems zu einem gewünschten
Betrag zu steuern; einer Einstelleinrichtung zum Einstellen des Treibsignals
auf der Basis von einer gewünschten Einschaltdauer,
um die gesteuerte Variable zu steuern, wobei das Treibsignal durch
Wiederholen eines Grundmusters eingestellt wird, das aus einer Mehrzahl
von Intervallen besteht, die bestimmt sind, um Überlappungen in einem Frequenzspektrum
zwischen oder unter Schaltfrequenzen, die basierend auf einem Intervall
zwischen Startzeitpunkten der Ein-Operationen und einem Intervall
zwischen Startzeitpunkten der Aus-Operationen erzeugt werden, zu entfernen;
und einer Steuereinrichtung zum variablen Steuern des Schaltelements
basierend auf dem Treibsignal.
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Die
Mehrzahl von Intervallen weist vorzugsweise jeweils eine Einschaltdauer
auf, die als ein Verhältnis
einer Ein-Periode oder einer Aus-Periode des Schaltelements zu entweder
dem Intervall zwischen den Startzeitpunkten der Ein-Operationen
oder dem Intervall zwischen den Startzeitpunkten der Aus-Operationen
definiert ist.
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Das
Grundmuster besteht beispielsweise aus der Mehrzahl von Intervallen,
die bestimmt sind, um die Intervalle zwischen den Startzeitpunkten
von entweder den Ein-Operationen
oder den Aus-Operationen gegenseitig zu unterscheiden. Es wird bevorzugt,
dass die Steuereinrichtung eine Einschaltdauer-Steuereinrichtung
zum variablen Steuern der Einschaltdauer der jeweiligen Intervalle
abhängig
von dem gewünschten
Betrag aufweist.
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Eine
Zeitperiode des Grundmusters, das aus der Mehrzahl von Intervallen
zusammengesetzt ist, ist vorzugsweise eingestellt, um eine Frequenz
aufzuweisen, die Schaltfrequenzen, die in den Intervallen zwischen
den Vorder- bzw. Anstiegsflanken und zwischen den Rück- bzw.
Abfallflanken der Treibpulse gebildet sind, in einen Frequenzbereich
höher als spezifizierte
Audiofrequenzen verteilt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 in
Blöcken
die Konfiguration eines wesentlichen Teils, der eine Leistungssteuereinheit
aufweist, eines Hybridfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Gleich-Gleich-Wandlers,
mit dem die Leistungssteuereinheit ausgerüstet ist, zeigt, wobei der
Gleich-Gleich-Wandler eine Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist;
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3A–3C eine
Erklärung
eines Nachteils, der aus einer Schaltsteuerung, die in dem Gleich-Gleich-Wandler
ausgeführt
wird, resultiert;
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4 eine
graphische Darstellung, die Resultate eines Experiments zeigt, das
betreffend Rauschen, das durch die Schaltsteuerung verursacht wird,
ausgeführt
wird;
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5 eine
graphische Darstellung, die Resultate eines weiteren Experiments
zeigt, das betreffend Rauschen, das durch die Schaltsteuerung verursacht
wird, ausgeführt
wird;
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6A eine
Pulswelle, die an Beispielen einen Modus der Schaltsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
darstellt;
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6B ein
Frequenzspektrum basierend auf dem Modus der in 6A gezeigten
Schaltsteuerung;
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7A eine
Pulswelle, die an Beispielen einen weiteren Modus der Schaltsteuerung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
darstellt;
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7B eine
Darstellung, die Umschaltungen von einem Treibpuls zu einem anderen
Treibpuls in einem Grundmuster zeigt;
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7C ein
Frequenzspektrum, das auf dem Modus der in 6C gezeigten
Schaltsteuerung basiert;
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8A und 8B Frequenzspektren,
die jeweils Messresultate von Rauschen, das durch die Schaltsteuerung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
verursacht wird, zeigen;
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9A und 9B eine
Erklärung
eines Nachteils, der aus der in dem Gleich-Gleich-Wandler ausgeführten Einschaltdauersteuerung
resultiert;
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10A und 10B eine
Erklärung
des Nachteils, der aus der in dem Gleich-Gleich-Wandler ausgeführten Einschaltdauersteuerung
resultiert;
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11 Erklärungen des
Nachteils, der aus der in dem Gleich-Gleich-Wandler ausgeführten Einschaltdauersteuerung
resultiert;
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12A–12D eine Erklärung
eines Modus für
eine bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgeführte
Einschaltdauersteuerung;
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13 eine
Erklärung
eines Modus einer bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
Einschaltdauersteuerung;
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14 eine
Erklärung
eines Modus einer bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
Einschaltdauersteuerung;
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15 ein
Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Gleich-Gleich-Wandlers gemäß einer
Modifikation der Ausführungsbeispiele
zeigt;
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16A ein Schaltungsdiagramm, das einen Wechselrichter,
bei dem die Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
angewendet wird, zeigt;
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16B eine Erklärung
der Operationen der Schaltvorrichtung in 16A;
und
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17A und 17B Flussdiagramme,
die die Operationen einer Steuerung des Gleich-Gleich-Wandlers bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
umreißen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind im Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Bezug
nehmend auf 1–12D ist
ein erstes Ausführungsbeispiel
im Folgenden beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel sieht eine Schaltvorrichtung
für einen
Gleich-Gleich-Wandler, der in einem Hybridfahrzeug (d. h. einem Gas-und-Elektrofahrzeug)
anzubringen ist, vor.
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1 umreißt die Konfiguration
eines solchen Hybridfahrzeugs. Wie darin gezeigt ist, ist das Hybridfahrzeug
mit einem Innenverbrennungsmotor bzw. einem Verbrennungsmotor 2,
einem Motorerzeuger 4, einem Leistungsverteiler 6,
einer Antriebswelle 8 und Antriebsrädern 10 versehen.
Antriebsleistung, die durch den Motor 2 und den Motorerzeuger 4 erzeugt
wird, wird über
den Leistungsverteiler 6 und die Antriebswelle 8 zu
den Antriebsrädern 10 übertragen.
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Zusätzlich zu
dem Liefern der Antriebsleistung zu dem Leistungsverteiler 6 ist
der Motorerzeuger 4 konfiguriert, um unter Verwendung von
Antriebsleistung, die von dem Leistungsverteiler 6 zugeführt wird,
Leistung zu erzeugen. Dieser Motorerzeuger 4 ist mit einer
Leistungssteuereinheit 14, die mit einem Gleich-Gleich-Wandler,
einem Wechselrichter und einer Hochspannungsbatterie, die im Folgenden beschrieben
sind, versehen ist, elektrisch verbunden. Die Leistungssteuereinheit 14 ist
konfiguriert, um Wechselleistung, die durch den Motorerzeuger 4 erzeugt
wird, in Gleichleistung umzuwandeln, und speichert die umgewandelte
Gleichleistung. Zusätzlich dazu
ist die Leistungssteuereinheit 4 konfiguriert, eine Hochspannungsleistung
herunterzutransformieren, um einer Batterie 16 die heruntertransformierte Leistung
zu liefern.
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Dieses
Hybridfahrzeug ist mit einem Rundfunkempfänger 18 und einem
Lautsprecher(n) 19 ausgerüstet. Dieser Rundfunkempfänger 18 weist sowohl
einen AM-Empfänger
als auch einen FM-Empfänger
auf. Der AM-Empfänger,
der eine modulierte Welle; die durch Modulieren einer Trägerwelle
bei einer analogen Amplitudenmodulation (AM) erzeugt wird, empfängt, erfasst
und demoduliert die demodulierte Welle, um ein Audiosignal zu dem
Lautsprecher 19 auszugeben. Das Frequenzband, das der AM-Übertragung zugeteilt ist, ist
beispielsweise "510
bis 1720 kHz". Der
FM-Empfänger
empfängt
andererseits eine modulierte Welle, die durch eine Frequenzmodulation
(FM) erzeugt wird, und erfasst und moduliert die modulierte Welle
derart, dass ein Audiosignal zu dem Lautsprecher 19 ausgegeben
wird. Das Frequenzband, das der FM-Übertragung zugeteilt ist, ist
beispielsweise "76
bis 108 MHz".
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Leistungssteuereinheit 14 mit
einem Gleich-Gleich-Wandler 20 und
einer Steuerung 30, die als ein Hauptteil der Schaltvorrichtung
der vorliegenden Erfindung dient, versehen.
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Der
Gleich-Gleich-Wandler 20 ist als ein Isolationstyp eines
Gleich-Gleich-Wandlers
gebildet. Dieser Gleich-Gleich-Wandler 20 ist, wie gezeigt,
mit einer Hochspannungsbatterie 15, die die Gleichleistung,
die aus der Wechselleistung durch den Motorerzeuger 4 erzeugt
wird, speichert, einer Reihenschaltung, die aus einem Leistungsschaltelement 26 und
einer Spule 23a eines Transformators 23 bzw. Übertragers
zusammengesetzt ist, und einer Niederspannungsschaltung 21,
die zu der Batterie 16 eine Niederspannungsleistung ausgibt,
versehen. Die Niederspannungsschaltung 21 ist mit einer
Spule 23b des Transformators 23, Dioden 22 und 27,
einer Spule 28 und einem Kondensator 24 versehen.
Sowohl die Diode 27 als auch die Spule 28 sind
zu der Spule 23b des Transformators 23 in Reihe
geschaltet. Die Diode 22 ist zwischen die Diode 27 und
die Spule 28 elektrisch eingefügt. Der Kondensator 24 ist mit
der Ausgangsseite der Spule 28 und Masse verbunden. Bei
diesem Gleich-Gleich-Wandler 20 ermöglicht die vorhergehende Konfiguration,
dass das Leistungsschaltungselement 26 wiederholt auf eine gesteuerte
Art und Weise ein-/ausgeschaltet wird, derart, dass das Ausgangssignal
von dem Gleich-Gleich-Wandler 20 durch die Schaltsteuerung gesteuert
wird.
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Die
Steuerung 30 ist aus einem Mikrocomputer mit einer CPU
(Zentralen Verarbeitungseinheit) 31, einem Speicher 32 und
anderen notwendigen Komponenten (nicht gezeigt) zusammengesetzt.
Die Steuerung 30 ist gebildet, um das Ausgangssignal des
Gleich-Gleich-Wandlers 20 aufzunehmen und dem Treiber 40 zu
befehlen, die Ein/Aus-Schaltoperationen
des Leistungsschaltelements 26 basierend auf der PWM-Steuerung
(d. h. der Schaltsteuerung) zu steuern, derart, dass der Gleich-Gleich-Wandler 20 einen
gewünschten
Ausgangswert liefert. Der Treiber 40 dient insbesondere
zum auf eine gesteuerte Art und Weise Ausgeben von Treibpulsen zu dem
Leistungsschaltungselement 26, wodurch die Treibpulse ermöglichen,
dass das Leistungsschaltelement 26 ein- ausgeschaltet wird.
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Die
Schaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend
mit dem Leistungsschaltelement 26, der Steuerung 30 und
dem Treiber 40 versehen.
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Die
vorhergehende Schaltsteuerung kann abhängig von dem Steuermodus derselben
verursachen, dass Rauschen mit einem Übertragungssignal, das durch
den Empfänger 18 eingestellt
ist, gemischt wird. Dieses Rauschen, das auf die Schaltsteuerung zurückzuführen ist,
weist nicht nur Strahlungsrauschen, das der Schaltsteuerung selbst
zuzuschreiben ist, sondern ferner Rauschen, das durch die Leitungen
L1 und L2, die mit dem Empfänger 18 (Bezug nehmend
auf 1 und 2) verbunden sind, übertragen
wird, auf. Wie in 1 gezeigt ist, verbindet die
Leitung L1 den Masseanschluss des Empfängers 18 und der Leistungssteuereinheit 14 (praktisch des
Gleich-Gleich-Wandlers 20) elektrisch. Die Leitung L2,
die den Empfänger 18 und
die Batterie 16 elektrisch verbindet, ist andererseits
ebenfalls mit der Leistungssteuereinheit 14 (praktisch
dem Gleich-Gleich-Wandler 20)
elektrisch verbunden. Es ist daher wahrscheinlich, dass das Rauschen,
das von dem Gleich-Gleich-Wandler 20 kommt, über die Leitungen
L1 und L2 in den Empfänger 18 eintritt.
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Dieses
Rauschen, das auf die Schaltsteuerung zurückzuführen ist, wird erscheinen und
sich mit einem eingestellten Übertragungssignal
bei dem Empfänger 18 lediglich
mischen, wenn ein Treibsignal für
die Schaltsteuerung oder die Harmonischen des Treibsignals hinsichtlich
der Frequenzen derselben mit dem eingestellten Übertragungssignal bei dem Empfänger 18 in
den Frequenzbereichen derselben überlappen.
Unter Bezugnahme auf 3A–3C, 4 und 5 ist
diese Rauscherzeugung im Folgenden detailliert dargestellt.
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3A stellt
ein Beispiel des vorhergehenden Treibpulses dar, um das Leistungsschaltelement 26 zu
treiben. Wie gezeigt ist, zeigt der Treibpuls Perioden mit Pegelangehobenem
Zustand (Ein-Zustand) (Perioden, während derer der logische "H"-Pegel gehalten wird) und Perioden mit
nicht angehobenem Zustand (Aus-Zustand) (Perioden, während derer
die logischen "L"-Pegel gehalten werden).
Das Leistungsschaltelement 26 wird in den "Ein"-Zustand desselben
während
entweder der Perioden mit dem angehobenen Zustand oder während der
Perioden mit dem nicht angehobenen Zustand gebracht. Bei Fällen, bei
denen beispielsweise das Leistungsschaltelement 26 aus
einem N-Kanal-MOS-Transistor zusammengesetzt ist, werden die Perioden
des logischen "H"-Pegels des Treibpulses aktiv, derart,
dass der N-Kanal-MOS-Transistor einschaltet. Bei Fällen, bei
denen das Leistungsschaltelement 26 alternativ aus einem
P-Kanal-MOS-Transistor
zusammengesetzt ist, schaltet das Element während der Perioden des logischen "L"-Pegels des Treibpulses ein.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
die Schaltsteuerung im Folgenden unter der Annahme ausgeführt, dass
sich das Leistungsschaltelement 26 während jeder der Perioden des
logischen "H"-Pegels des Treibpulses
einschaltet.
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Bei
dem in 3A gezeigten Beispiel ist bestimmt,
dass ein Intervall (eine Periode) Th zwischen Anstiegsflanken (d.
h. Zeitpunkten, bei denen "EIN"-Operationen jeweils
starten) von Treibpulsen und ein Intervall (eine Periode) T1 zwischen
Abfallflanken (d. h. Zeitpunkten, bei denen die "AUS"-Operationen
jeweils starten) des Treibpulses zueinander gleich sind. Wie in 3B gezeigt
ist, sind daher Schaltfrequenzen der "EIN"-
und "AUS"-Operationen, die
reziproke Zahlen der Intervalle Th bzw. Tl sind, ebenfalls zueinander
gleich. Daher werden die Energiepegel von Signalen (d. h. das Rauschen)
bei den Schaltfrequenzen fh und fl groß. Zugunsten eines leichten
Verständnisses
sind die Schaltfrequenzen fh und fl voneinander in 3B verteilt
(oder verschoben). Wie in 3C gezeigt
ist, weist daher das Rauschen bei der Schaltfrequenz fh (oder fl)
und den Frequenzen der Harmonischen derselben "fh × 2,
fh × 3,
fh × 4,
fh × 5,
... (fl × 2,
fl × 3,
fl × 4,
fl × 5,
...) große Pegel
auf.
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4 enthält eine
graphische Darstellung, die Energiepegel (experimentelle Werte)
von Rauschen zeigt, das durch eine Schaltsteuerung unter Verwendung
des in 3A gezeigten Treibpulses verursacht
wird. Bei der graphischen Darstellung zeigt eine durchgezogene Linie "SPITZE" Spitzenrauschpegel
an, und gestrichelte Linien "DURCHSCHNITT" zeigen Durchschnittsrauschpegel
an, die jeweils große
I-Pegel sind.
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Um
die Energiepegel von Rauschen, das aus der Schaltsteuerung resultiert,
basierend auf einer Schaltfrequenz zu reduzieren, sind die folgenden Maßnahmen
möglich.
Eine mögliche
Maßnahme
ist eine PWM-Steuerung, bei der Perioden der Einschaltdauer von
jeweiligen Treibpulsen zufällig
gemacht werden. Eine weitere mögliche
Maßnahme
ist die PWM-Steuerung, die eine Mehrzahl von Frequenzen verwendet.
Eine weitere mögliche
Maßnahme
ist eine Schaltsteuerung unter Verwendung eines Pulsmusters, bei
dem Anstiegsflanken und Abfallflanken von Treibpulsen hinsichtlich
der Zeitpunkte zueinander verstreut sind, derart, dass die Anstiegs- und
Abfallflanken bei Intervallen nicht wiederholt werden.
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5 zeigt
Energiepegel (experimentelle Werte) von Rauschen, das typischerweise
durch eine Schaltsteuerung, die die vorhergehenden Maßnahmen
betrifft, hervorgerufen wird. Wie aus den graphischen Darstellungen
in 5 offensichtlich ist, macht es das Verwenden der
vorhergehenden Maßnahmen möglich, dass
die Durchschnittsenergiepegel des Rauschens im Vergleich zu den
in 4 gezeigten größtenteils
abgesenkt werden.
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Obwohl
die Energiepegel des Rauschens abgesenkt sind, wird ein Eigenrauschen
aus dem Lautsprecher 19 bei Fällen ausgegeben, bei denen eine
Schaltfrequenz und harmonische Frequenzen derselben eine Übertragungsfrequenz,
die durch den Empfänger 18 eingestellt
ist, überlappen.
Das Eigenrauschen wird natürlich
eliminiert, wenn die Schaltfrequenz und die harmonischen Frequenzen
derselben als Werte festgelegt sind, die sich von den Übertragungsfrequenzen,
die durch den Lautsprecher 19 zu verwandeln sind, unterscheiden.
Ein solches Einstellen ist jedoch, wie beschrieben, schwierig.
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Bei
dem vorliegenden Ausfühungsbeispiel
ist ein Treibpulsmuster derart eingestellt, dass das Muster aus
mehreren Treibpulsen zusammengesetzt ist, die nicht nur gegenseitig
unterschiedliche Intervalle zwischen Ein-Operations-Startzeitpunkten
(d. h. Anstiegsflanken der jeweiligen Treibpulse) liefern, sondern
ferner gegenseitig unterschiedliche Intervalle zwischen Aus-Operations-Startzeitpunkten
(d. h. Abfallflanken der jeweiligen Treibpulse) liefern, um der im
Vorhergehenden beschriebenen Schwierigkeit gewachsen zu sein. Diese
Weise des Einstellens ermöglicht,
dass Schaltfrequenzen in dem Treibmuster verteilt (oder verstreut)
werden. Durch zyklisches Wiederholen dieses Treibpulsmusters kann
eine Verteilungsfrequenz, die als eine umgekehrte Zahl des Wiederholungszyklus
T dieses Musters berechnet wird, auf einen Wert höher als
Audiofrequenzen eingestellt sein.
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6A stellt
an Beispielen ein Treibpulsmuster dar, das aus drei Treibpulsen
besteht, die gegenseitig unterschiedliche Intervalle zwischen den Anstiegsflanken
und gegenseitig unterschiedliche Intervalle zwischen den Abfallflanken
derselben aufweisen. Bei diesem Beispiel unterscheiden sich alle Intervalle
Th1–Th3
zwischen den Anstiegsflanken und die Intervalle Tl1–Tl3 zwischen
den Abfallflanken voneinander. Sowohl die Schaltfrequenzen fh1–fh3, die
basierend auf den Intervallen Th1–Th3 berechnet werden, als
auch die Schaltfrequenzen fl1–fl3,
die basierend auf den Intervallen Tl1–Tl3 berechnet werden, werden
daher zueinander unterschiedlich gemacht, was darin resultiert,
wie in 6B gezeigt ist, dass alle Schaltfrequenzen
fh1–fh3
und fl1–fl3
zueinander verteilt (d. h. verstreut oder unterschiedlich) sind.
Die Pegel von Rauschen, das diesen Schaltfrequenzen zugeschrieben
werden kann, werden daher im Durchschnitt abgesenkt.
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Obwohl
die vorhergehende Einstellung der Intervalle beim Reduzieren der
Rauschpegel wirksam ist, wird jedoch in Fällen, bei denen eine der Schaltfrequenzen
fh1–fh3
und fl1–fl3
oder eine der harmonischen Frequenzen derselben eine AM-Übertragungsfrequenz,
die durch den Empfänger 18 eingestellt
ist, überlappt,
dennoch Rauschen aus dem Lautsprecher 19 ausgegeben. Diesen
Zustand betrachtend verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel
ein Treibpulsmuster, dessen Wiederholungszyklus T als eine umgekehrte
Zahl desselben eine Verteilungsfrequenz über den Audiofrequenzen liefert.
Obwohl die vorhergehende Frequenzüberlappung verursacht wird,
ist daher eine umgekehrte Zahl des Intervalls zwischen einer Überlappung
zu der nächsten Überlappung
höher als
die Audiofrequenzen. Aufgrund der Tatsache, dass die Frequenzen von
Rauschen, das aus dem Lautsprecher 19 ausgegeben wird,
daher außerhalb
des Audiofrequenzbandes sind, ist es möglich, hörbares Rauschen, das mit einem Übertragungs-Audiosignal aus dem
Lautsprecher 19 überlappt,
positiv und gut zu unterdrücken.
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Die
vorhergehenden Frequenzen über
den Audiofrequenzen können,
nebenbei bemerkt, als beispielsweise " 20 kHz oder höher" definiert sein, da die Audiofrequenzen
allgemein " 20 bis
20 kHz" sind. Diese
Einstellung ist lediglich ein Beispiel und nicht eine endgültige Liste.
Einzelne besitzen ein Hörvermögen, das
sich von Person zu Person unterscheidet, jedoch sind Personen, die
ein Audiosignal von beispielsweise "20 kHz" hören
können,
selten. Daher kann die Verteilungsfrequenz auf beispielsweise "15 kHz oder höher" eingestellt sein,
was noch immer eine gute Rauschunterdrückung ähnlich zu dem Vorhergehenden
liefert.
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7A stellt
an Beispielen ein weiteres Treibpulsmuster dar, das aus zwei Treibpulsen
besteht, die gegenseitig unterschiedliche Intervalle zwischen den
Anstiegsflanken derselben und gegenseitig unterschiedliche Intervalle
zwischen den Abfallflanken derselben aufweisen. Bei diesem Beispiel unterscheiden
sich alle Intervalle Th1–Th2
zwischen den Anstiegsflanken und die Intervalle Tl1–Tl2 zwischen
den Abfallflanken von einander. Eine umgekehrte Zahl des Wiederholungszyklus
T, der durch die zwei Treibpulse gebildet ist, die eine Verteilungsfrequenz
(d. h. eine Wiederholungsfrequenz) ist, ist zusätzlich auf Werte höher als
die Audiofrequenzen eingestellt. Dies ermöglicht, dass, wie in 7B dargestellt
ist, die zwei unterschiedlichen Treibpulse in dem Grundmuster von
dem einen zu dem anderen bei einer höheren Geschwindigkeit als die
festgelegten Audiofrequenzen geschaltet werden.
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Auf
diese Weise ist der Lautsprecher 19 fähig, ein Audiosignal mit keinem
schaltsteuerausgerichteten Rauschen, das in den Audiofrequenzbereich
des Ausgangssignals gemischt ist, wie in 7C erklärt ist,
durch schnelleres Schalten der Treibpulse als die Audiofrequenzen
auszugeben, selbst wenn beispielsweise die Schaltfrequenz fh2, die
dem Intervall Th2 entspricht, mit einer Frequenz (z. B. "600 kHz") einer AM-Rundfunkübertragung durch
eine Rundfunkstation in Übereinstimmung
gebracht wird.
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Es
sei bemerkt, dass jedoch, wie in 7C an
Beispielen dargestellt ist, bei dem Fall, dass die Schaltfrequenzen
innerhalb des AM-Rundfunkübertragungsfrequenzbandes
liegen, ein Unterschied zwischen den zu verteilenden (zu verstreuenden) Schaltfrequenzen
größer als
ein Frequenzband pro AM-Rundfunkübertragung
eingestellt ist. Um spezifischer zu sein, ist beispielsweise in
Japan das Frequenzband von jeder AM-Rundfunkübertragung "9 kHz" zugeteilt. Ähnlich dazu wird im Allgemeinen
das Frequenzband, das jeder Übertragung
zugeordnet ist, vorher bestimmt. Die Schaltfrequenzen werden daher
voneinander verteilt, derart, dass der Unterschied zwischen den
Schaltfrequenzen größer als das
Frequenzband ist. Obwohl daher eine Übertragungsfrequenz, die durch
den Empfänger 18 empfangen
wird, mit einer der Schaltfrequenzen zusammenfällt, ist es vermeidbar, dass
alle Schaltfrequenzen mit einer speziellen Übertragungsfrequenz übereinstimmen,
was dazu führt,
dass das Überlappen der
Frequenzen in dem Frequenzband lokalisiert (oder begrenzt) werden
kann.
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Die
FET-Charakteristika von Audiosignalen, die durch den AM-Rundfunk übertragen
werden, werden zwischen zwei Fällen,
bei denen eine Verteilungsfrequenz inner halb und außerhalb
der Audiofrequenzen eingestellt ist, bewertet. Die bewerteten Resultate
sind in 8A und 8B gezeigt.
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Graphische
Darstellungen in 8A und 8B, die
aus der Verwendung von zwei unterschiedlichen Treibpulsen, die beispielsweise
in 7A gezeigt sind, resultieren, werden durch Verschieben
von Schaltfrequenzen zwischen den zwei Treibpulsen erzeugt, und
dann wird eine FFT-Analyse an dem Audiosignal aus dem Lautsprecher 19 (d. h.
dem AM-Empfänger)
durchgeführt.
In 8A liegen die Verteilungsfrequenzen innerhalb
der Audiofrequenzen, während
in 8B die Verteilungsfrequenzen höher als die Audiofrequenzen
sind.
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Bei
dem Fall der FFT-analysierten Resultate, die in 8A gezeigt
sind, wird ein Rauschen dem Audiosignal bei einer Frequenz von " 2,8 kHz" überlagert, wodurch der Lautsprecher 19 ein "Pieps"-Rauschen ausgibt.
Bei einer Frequenz von "9,1
kHz" wird das Rauschen
zusätzlich
dem Audiosignal überlagert,
wodurch der Lautsprecher 19 ein "Quietsch"-Rauschen ausgibt. Die in 8B gezeigten
FET-analysierten Resultate liefern im Gegensatz dazu keine Rauschspitzen
innerhalb des Audiofrequenzbandes.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
zu vermeiden, dass der Lautsprecher 19 Rauschen, das in
dem Audiofrequenzband existiert, d. h. hörbares Rauschen, ausgibt, indem
die Schaltsteuerung basierend auf dem in entweder 6A oder 7A dargestellten
Treibpulsmuster durchgeführt
wird.
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Um
das Ausgangssignal des Gleich-Gleich-Wandlers 20 zu einem
gewünschten Betrag
zu steuern, sollten übrigens
die Treibpulse nicht festgelegt sein, jedoch geändert werden. Einige Modi zum Ändern der
Treibpulse umfassen eine Situation, bei der die vorhergehende Beziehung
für sowohl
Intervalle zwischen den Anstiegsflanken als auch Intervalle zwischen
den Abfallflanken nicht erfüllt
ist. Wenn die Schaltfrequenzen einander überlappen, werden einige Schwierigkeiten,
wie z. B. ein Anschwellen der Energiepegel von Rauschen, das ansprechend
auf die Schaltsteuerung abgestrahlt wird, verursacht. Dies ist im
Folgenden detaillierter dargestellt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
ein Grundmuster zum Einstellen von Intervallen zwischen den Anstiegflanken
von Treibpulsen auf unterschiedliche Beträge (d. h. Intervalle) in dem
Speicher 32 der Steuerung 30, die in 2 gezeigt
ist, vorher gespeichert. Die Anstiegsflanken werden einer Einschaltdauersteuerung
unterzogen, um eine Einschaltdauer (oder ein Einschaltdauerverhältnis, eine
relative Einschaltdauer), die zum Steuern des Ausgangssignals des
Gleich-Gleich-Wandlers gewünscht
ist, auf einen gewünschten
Betrag zu bestimmen.
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9A und 9B erklären die
Beziehung zwischen Schaltfrequenzen, die Intervallen entsprechen,
die zwischen den Abfallflanken von zwei Treibpulsen gebildet sind,
und einer Einschaltdauersteuerung, bei einer Bedingung, bei der
Intervalle zwischen den Anstiegsflanken der zwei Treibpulse in zwei
Beträge
verteilt (verstreut) werden. Wie in 9A gezeigt
ist, wird ein Grundmuster (d. h. das Grundtreibpulsmuster), das
aus gegenseitig unterschiedlichen zwei Intervallen Th1 und Th2 besteht, zum
Einstellen eines Intervalls zwischen Anstiegsflanken wiederholt.
Bei diesem Fall werden die Schaltfrequenzen fl1 und fl2, die durch
die Intervalle Tl1 und Tl2 vorgesehen sind, wie in 9B gezeigt ist,
während
einer Änderung
der Einschaltdauer geändert.
In 8B stimmen die zwei Schaltfrequenzen von zwei
Intervallen, die zwischen zwei Abfallflanken gebildet sind, pulsweise
jeweils miteinander überein,
wenn die Einschaltdauer X% beträgt.
-
10A und 10B erklären die
Beziehung zwischen Schaltfrequenzen, die Intervallen, die zwischen
den Abfallflanken von zwei von drei Treibpulsen gebildet sind, entsprechen,
und der Einschaltdauersteuerung, bei einer Bedingung, bei der Intervalle
zwischen den Anstiegsflanken von zwei der drei Treibpulse in drei
Beträge
verteilt werden. Wie in 10A gezeigt
ist, wird ein Grundmuster (d. h. ein Grundtreibpulsmuster), das
aus gegenseitig unterschiedlichen drei Intervallen Th1'–Th3' besteht, zum Einstellen eines Intervalls
zwischen Anstiegsflanken wiederholt. Bei diesem Fall werden die
Schaltfrequenzen fl1'–fl3', die durch die Intervalle
Tl1'–Tl3' geliefert werden,
wie in 10B gezeigt ist, während einer Änderung
der Einschaltdauer geändert.
In 10B stimmen die zwei Schaltfrequenzen von zwei
Intervallen, die zwischen Abfallflanken oder zwei Anstiegsflanken
gebildet sind, pulsweise jeweils miteinander überein, wenn die Einschaltdauer α%, β% und γ% ist. Selbst
wenn daher die Schaltfrequenzen auf eine in 6B beschriebene
Art und Weise verteilt sind, werden Änderungen der Einschaltdauer eine Überlappung
der Schaltfrequenzen, wie in 11 gezeigt
ist, verursachen.
-
Wenn
ferner das Intervall zwischen Anstiegsflanken von Treibpulsen zu
4 Beträgen
verteilt wird, beträgt
die Einschaltdauer, die ermöglicht,
dass Schaltfrequenzen miteinander übereinstimmen, 9 Punkte bei
dem Maximum. Je größer die
Zahl von Intervallen ist, die der Verschiebung in dem Grundmuster
unterzogen ist, desto größer ist
die Einschaltdauer, bei der Schaltfrequenzen miteinander übereinstimmen.
-
Auf
diese Weise verursachen beim Durchführen der Einschaltdauersteuerung
einige Einschaltdauern Überlappungen
zwischen oder unter den Schaltfrequenzen. Um solche Überlappungen
zu eliminieren, macht sich das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Weise des
Aufweisens einer Mehrzahl von Grundmustern (Grundtreibpulsmustern),
die sich voneinander unterscheiden, und das Ausführen von Umschaltungen unter
den mehreren Grundmustern abhängig
von einer geforderten Einschaltdauer zu eigen. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind zwei Grundmuster an Beispielen dargestellt.
-
Bezug
nehmend auf 12A–12D ist im
Folgenden beschrieben, wie die Einschaltdauersteuerung auszuführen ist. 12A zeigt das Grundmuster 1, während 12B das Grundmuster 2 zeigt. Die Informationen,
die diese Grundmuster 1 und 2 anzeigen, werden
vorher in dem Speicher 32 in der Steuerung 30 gespeichert.
Die Informationen über
das Grundmuster 1, die in dem Speicher 32 gespeichert
sind, bestehen aus Informationsstücken, die Intervalle Th1 und
Th2 zwischen den Anstiegsflanken in 12A zeigen,
und der Reihenfolge dieser Intervalle Th1 und Th2. Eine Frequenz,
die in dem Wiederholungszyklus T (= Th1 + Th2) des Grundmusters 1 erhalten
wird, ist auf einen höheren Wert
als spezifizierte Audiofrequenzen eingestellt.
-
Unterdessen
bestehen die Informationen über
das Grundmuster 2, die in dem Speicher 32 gespeichert
sind, aus Informationsstücken,
die die Intervalle Th1',
Th2' und Th3' zwischen den Anstiegsflanken
in 12B zeigen, und der Reihenfolge dieser Intervalle
Th1' bis Th3'. Eine Frequenz,
die in dem Wiederholungszyklus T' (=
Th1' + Th2' + Th3') des Grundmusters 2 erhalten
wird, ist auf einen Wert höher
als spezifizierte Audiofrequenzen eingestellt.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung werden ferner Informationsstücke, die
sowohl verwendbare Einschaltdauerbereiche 1a und 1b für das Grundmuster 1,
die in 12C dargestellt sind, als auch
einen verwendbaren Einschaltdauerbereich 2, der in 12D dargestellt ist, zeigen, in dem Speicher 32 der
Steuerung 30 vorher gespeichert. Dies ermöglicht,
die Grundmuster 1 und 2 ansprechend auf einen
gewünschten
Einschaltdauerwert selektiv umzuschalten. Das Durchführen von
Umschaltungen zwischen den Grundmustern 1 und 2 auf
diese Weise ermöglicht,
dass die Einschaltdauer auf eine gesteuerte Art und Weise bei einer
Bedingung geändert
wird, dass die Schaltfrequenzen, die von den jeweiligen Intervallen
zwischen den Anstiegsflanken und zwischen den Abfallflanken erzeugt
werden, einander in der Frequenzachse nicht überlappen.
-
Die
verwendbaren Einschaltdauerbereiche 1a und 1b und 2 sind
zusätzlich
unter der Bedingung eingestellt, dass die verwendbaren Einschaltdauern zwischen
den Grundmustern 1 und 2 nicht überlappen,
und beide Ränder
der verwendbaren Einschaltdauerbereiche 2 sind zu den verwendbaren
Einschaltdauerbereichen 1a bzw. 1b kontinuierlich,
derart, dass die Einschaltdauer ohne eine Diskontinuität bestimmt
werden kann.
-
Unter
Verwendung von 17A und 17B sind
die gesamten Operationen, die durch die CPU 31 ausgeführt werden,
im Folgenden umrissen.
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Die
CPU 31 ist gebildet, um bei mindestens zwei Typen von Zeitgeberunterbrechungen
in Betrieb zu sein. Eine der Zeitgeberunterbrechungen, die in 17A gezeigt ist, basiert auf einem winzigen Intervall Δt1 und dient
auf eine Rückkopplungsart
zum Steuern der Einschaltdauer zu einem gewünschten Wert, während die
andere, die in 17B gezeigt ist, auf einem weiteren
Intervall Δt2
(> Δt1) basiert
und zum periodischen und selektiven Einstellen eines Grundmusters
(d. h. periodischen Umschaltungen zwischen den Grundmustern 1 und 2)
dient.
-
Bei
dem Zeitgeber-Unterbrechungsverarbeiten, das in 17A gezeigt ist, bestimmt die CPU 31, ob
das Intervall Δt1
verstrichen ist oder nicht (Schritt S1). Wenn das Intervall Δt1 verstrichen
ist, erfasst die CPU 31 die aktuelle Ausgangsspannung des Gleich-Gleich-Wandlers 20 (Schritt
S2). Diese Erfassung umfasst das Abtasten des Potenzials an der Leitung
L2. Unter Verwendung eines PID-Handlungsverfahrens (PID = Proportionalem
plus integralem plus ableitendem) berechnet die CPU 31 einen
Wert der Einschaltdauer, der zum Steuern der Ausgangsspannung des
Gleich-Gleich-Wandlers 20 zu einem gewünschten Zielwert zu aktualisieren
ist (Schritt S3). Informationen in Bezug auf die berechnete neue Einschaltdauer
werden von der CPU 31, d. h. dem Mikrocomputer 30,
zu dem Treiber 40 geliefert, derart, dass der Treiber 40 mit
dem neuen Pulsausgangssignal in Betrieb ist, um dem Leistungsschaltelement 26 die
neuen Ein/Aus-Zeitpunkte
zu liefern (Schritt S4).
-
Unterdessen
bestimmt bei dem Zeitgeber-Unterbrechungsverarbeiten, das in 17B gezeigt ist, die CPU 31, ob das Intervall Δt2 verstrichen ist
oder nicht (Schritt S11). Wenn das Intervall Δt1 verstrichen ist, liest die
CPU 31 den Wert der aktuellen Einschaltdauer aus (Schritt
S12). Dann wählt
abhängig
von dem Wert der aktuellen Einschaltdauer die CPU 31 entweder
das Grundmuster 1 oder 2, wie im Vorhergehenden
beschrieben ist, aus (Schritt 513; Bezug nehmend auf 12C und 12D).
Informationen, die das ausgewählte
Grundmuster 1 oder 2 spezifizieren, sind in einem
Arbeitsbereich der CPU 31 als Informationen gespeichert,
die das aktuell ausgewählte
Grundmuster zeigen (Schritt S14).
-
Die
Grundmuster werden selektiv eingestellt, und die Einschaltdauer
für das
Leistungsschaltelement 26 wird, wie im Vorhergehenden beschrieben ist,
gesteuert, wobei die Schaltfrequenz verteilt (verstreut) wird. Es
ist daher möglich,
eine Situation zu ver meiden, bei der die Energie von Rauschen, das aufgrund
der Schaltsteuerung verursacht wird, bei spezifischen Frequenzen
gezwungenermaßen
größer ist.
Die verteilte Frequenz, die eine umgekehrte Zahl des Wiederholungszyklus
eines spezifizierten Grundmusters ist, ist außerdem bestimmt, um höher als
ein spezifizierter Audiofrequenzbereich zu sein. Selbst wenn daher
Verteilungsfrequenzen und/oder die harmonischen Frequenzen derselben
mit der Frequenz eines Übertragungssignals,
das durch den Empfänger 18 eingestellt
ist, überlappen,
kann das Rauschen von dem Lautsprecher 19 von dem Audiofrequenzbereich
abweichen.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
daher, selbst wenn die Schaltfrequenz in einer Langwellen- (LW-)
Bandbreite, bei der die Harmonische derselben mit einen relativ
niedrigen Grad mit der AM-Übertragungsbandbreite überlappt,
oder in einer Mittelwellen- (MW-) Bandbreite, die für die AM-Übertragung
verwendet wird, eingestellt ist, die AM-Übertragung mit guten Bedingungen
gehört
werden. Das Einstellen der Schaltfrequenz auf eine relativ hohe
Frequenz ermöglicht
zusätzlich,
dass der Gleich-Gleich-Wandler 20 kompakter hergestellt
ist.
-
Die
folgenden Vorteile können
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zusammenfassend geliefert werden.
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Das
Grundmuster, das Intervalle zwischen zwei benachbarten Ein-Operations-Startzeitpunkten und
Intervalle zwischen zwei benachbarten Aus-Operations-Startzeitpunkten
liefert, wird erstens wiederholt, um das Leistungsschaltelement 26 umzuschalten,
und die Verteilungsfrequenz, die eine Umkehrung der Wiederholungszeit
dieses Grundmusters ist, ist höher
als spezifizierte Audiofrequenzen eingestellt. Die Frequenz für die Schaltsteuerung
ist daher verteilt (d. h. verstreut), derart, dass ein Durchschnittsenergiepegel
von Rauschen, das der Schaltsteuerung zugeschrieben werden kann,
reduziert sein kann. Die Verteilungsfrequenz ist außerdem höher als
die spezifizierten Audiofrequenzen, wodurch verhindert wird, dass
Rauschen, das das Endausgangssignal aus dem Lautsprecher 19 aufweist,
in dem Audiofrequenzbereich liegt. Dies ist zum Eliminieren des
Einflusses des Rauschens aus der Übertragung von Toninformationen
wirksam.
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Die
Intervalle zwischen Anstiegsflanken von zwei Treibpulsen sind zweitens
durch Wiederholen eines Grundmusters, das aus einer Mehrzahl von
gegenseitig unterschiedlichen Intervallen von Pulsen besteht, eingestellt.
Und die Einschaltdauer in jedem dieser mehreren gegenseitig unterschiedlichen
Intervalle wird unter der Bedingung, dass eine Überlappung unter den Schaltfrequenzen
basierend auf Flankenzeitpunkten der Treibpulse nicht hergestellt wird,
variabel gesteuert. Es kann daher verhindert werden, dass der Energiepegel
von Rauschen aufgrund von Überlappungen
zwischen oder unter Intervallen zwischen Flanken der Treibpulse
zunimmt.
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Eine
Mehrzahl von gegenseitig unterschiedlichen Grundmustern wird drittens
als Grundmuster geliefert, was zu einer gewünschten Umschaltung unter den
mehreren Grundmustern ansprechend auf eine geforderte Einschaltdauer
für ein
Ein/Aus-Steuern des Leistungsschaltelements 26 führt. Es
ist daher möglich,
dass, wenn die Schaltfrequenzen dazu gezwungen sind, miteinander
zu überlappen,
wenn eine geforderte Einschaltdauer unter Verwendung der mehreren
Grundmuster eingestellt wird, eine Umschaltung zu einem anderen
Grundmuster durchgeführt
werden kann. Diese Umschaltung ermöglicht, dass Schaltfrequenzen
voneinander getrennt werden. Auf diese Weise sind gegenseitige Überlappungen
zwischen oder unter den Schaltfrequenzen (d. h. den Frequenzen,
die bei den Anstiegs- und Abfallflankenzeitpunkten von Treibpulsen
berechnet werden) vermeidbar stabil, während eine geforderte Einschaltdauer
für eine
Ein/Aus-Steuerung des Leistungsschaltelements 26 eingestellt
werden kann.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Bezug
nehmend auf 12A und 13 ist im
Folgenden ein zweites Ausführungsbeispiel
der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Nebenbei bemerkt wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
für eine
vereinfachte Erklärung
auf zu dem ersten Ausführungsbeispiel
identische oder ähnliche
Komponenten durch die gleichen Bezugsziffern wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
Bezug genommen. Dies gilt ebenfalls für dem zweiten Ausführungsbeispiel
folgende Ausführungsbeispiele.
-
Obwohl
bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine
Mehrzahl von gegenseitig unterschiedlichen Grundmustern vorgesehen
ist, um die Grundmuster abhängig
von einer zu befehlenden Einschaltdauer selektiv umzuschalten, wird
eine weitere Einschaltdauer-Variablen-Steuerung
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ausgeführt.
Unter einer Bedingung, bei der eine Durchschnittseinschaltdauer,
die als ein Verhältnis
einer Gesamtzeit von "Ein"-Intervallen (Intervallen
eines logischen "H") oder "Aus"-Intervallen (Intervallen
eines logischen "AUS") zu einer vorbestimmten
Zeitperiode definiert ist, speziell auf eine zu befehlende Einschaltdauer
eingestellt ist, wird die Einschaltdauer variabel gesteuert, währenddessen Einschaltdauerwerte
von einigen der Zyklen von "Ein"- und "Aus"-Operationen
derart gestaltet werden, um sich voneinander zu unterscheiden. Dieses Verarbeiten
wird ebenfalls durch den Mikrocomputer 31 durchgeführt.
-
Um
spezifischer zu sein, verwendet das zweite Ausführungsbeispiel lediglich das
in 12A gezeigte Grundmuster 1, das Grundmuster 2 wird
jedoch nicht verwendet. Bei diesem Fall sind bei einer Einschaltdauer
von "X%" die zwei Schaltfrequenzen fl1
und fl2, die bei den Abfallflanken berechnet werden, zueinander
gleich. Wenn daher eine zu befehlende Einschaltdauer "X%" ist, wird die Einschaltdauer
derart gesteuert, dass, wie in 13 gezeigt
ist, zwei Zyklen des Grundmuster 1 einer vorbestimmten Zeitperiode " 2 × T" zugewiesen sind,
was als ein Steuerzyklus Tc betrachtet wird, und die Einschaltdauer
während
dieses Steuerzyklusses Tc ist auf "X%" im
Durchschnitt eingestellt (angepasst). Als ein praktisches Beispiel
ist die Einschaltdauer auf "X
+ α%" für den ersten
Wiederholungszyklus T des Grundmusters während jedes Steuerzyklusses
Tc eingestellt, während
die Einschaltdauer auf "X – α%" für den zweiten
Wiederholungszyklus T des Grundmusters eingestellt ist. Diese Weise
des Einstellens der Einschaltdauer über den Steuerzyklus Tc entfernt eine
Einschaltdauer von "X%" während jedes
Zyklusses des Grundmusters, während
dieselbe dennoch ermöglicht,
dass die Einschaltdauer im Durchschnitt "X%" ist.
-
Unterdessen
kann, wenn eine zu befehlende Einschaltdauer nicht "X%" ist, eine Einschaltdauer, die
jeweiligen Zyklen des Grundmusters gemeinsam ist, eingestellt werden.
Bei einem solchen Fall wird jedoch zum Vermeiden von diskontinuierlichen
Umschaltungen zwischen Einschaltdauern bei einer zu befehlenden
Einschaltdauer von "X%" bevorzugt, dass
die Einschaltdauer zwischen dem ersten Wiederholungszyklus T und
dem zweiten Wiederholungszyklus T während des Steuerzyklus Tc unterschiedlich
sein kann. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass eine zu befehlende
Einschaltdauer DT ist, kann die Einschaltdauer für den ersten Wiederholungszyklus
T des Grundmusters auf "DT
+ α{1 – |DT – X|/100}" eingestellt sein,
während
die Einschaltdauer für
den zweiten Wiederholungszyklus T des Grundmusters auf "DT – α{1 – |DT – X|/100}" eingestellt sein
kann.
-
Wie
beschrieben ist, liefert die Struktur der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
einen weiteren Vorteil sowie der vorhergehende erste und zweite,
die bei dem ersten Ausführungsbeispiel
gewonnen werden.
-
Die
Einschaltdauern für
den ersten und den zweiten Wiederholungszyklus T eines Grundmusters werden
unterschieden, vorausgesetzt, dass eine Durchschnittseinschaltdauer
während
eines vorbestimmten Steuerzyklusses Tc einer zu befehlenden Einschaltdauer
zugewiesen ist. Dies ermöglicht,
dass aus der Einschaltdauersteuerung für das Leistungsschaltelement 26 eine
Einschaltdauer (z. B. "X%" wie an Beispielen
dargestellt), bei der die Schaltfrequenzen einander überlappen,
entfernt wird. Unter Verwendung der Durchschnittseinschaltdauer
als eine zu befehlende Einschaltdauer wird ferner die zu befehlende
Einschaltdauer immer noch gesichert, wobei gegenseitige Überlappungen
der Schaltfrequenzen auf eine gesteuerte stabile Art und Weise vermieden
werden.
-
(Drittes Ausführungsbeispiel)
-
Bezug
nehmend auf 14 ist ein drittes Ausführungsbeispiel
der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung im Folgenden beschrieben.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist
zusätzlich
zu dem Vermeiden einer gegenseitigen Überlappung zwischen (oder unter)
den Schaltfrequenzen (Grundfrequenzen), die auf die Flankenzeitpunkte
von Treibpulsen zurückgehen,
die Einschaltdauersteuerung das Vermeiden von gegenseitigen Überlappungen
zwischen mehreren harmonischen Frequenzen der Schaltfrequenzen in
dem AM-Rundfunk-Übertragungsfrequenzband
auf.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
der Ausdruck "Überlappung
von Harmonischen" derart
definiert, dass ein Unterschied zwischen den Frequenzen von mehreren
Harmonischen innerhalb eines Frequenzbandes existiert, das jeder
AM-Rundfunkstation in dem AM-Rundfunkfrequenzband zugewiesen ist,
aus dem gewünscht
ist, Rauschen, das auf die Schaltfrequenzen zurückzuführen ist, zu entfernen. Wenn
der Unterschied zwischen harmonischen Frequenzen innerhalb von "9 kHz" liegt, wird in Japan
davon gesprochen, dass die Frequenzen einander überlappen.
-
Bits
von Informationen, die sowohl eine Mehrzahl (N-Stück) von
Grundmustern und eine in 14 gezeigte
Abbildung ausdrücken,
werden speziell vorher in dem Speicher 32 der Steuerung 30 gespeichert.
-
Die
in 14 gezeigte Abbildung wird derart gebildet, dass
Einschaltdauern für
jedes Grundmuster geschrieben werden. In der Abbildung sind die Einschaltdauern
eingestellt, um in dem Frequenzband für die AM-Übertragung Überlappungen zwischen oder
unter einigen von sowohl den Harmonischen von Schaltfrequenzen,
die durch jedes Grundmuster definiert sind, als auch den Harmonischen von
Schaltfrequenzen, die in Intervallen zwischen Abfallflanken von
Treibpulsen, die der Einschaltdauersteuerung basierend auf dem Grundmuster
unterzogen sind, berechnet werden, zu entfernen.
-
In
der in 14 gezeigten Abbildung zeigen sowohl
Kreise mit durchgezogenen Linien als auch gestrichelten Linien Einschaltdauerverhältnisse,
die fähig
sind, Überlappungen
zwischen den Harmonischen der vorhergehenden Schaltfrequenzen zu
entfer nen. Lediglich die durch die Kreise mit durchgezogener Linie
gezeigten Einschaltdauern sind jedoch eingestellt, um für tatsächliche
Anwendungen verwendet zu werden. Diese Einstellung erlaubt der Steuerung 30,
eindeutig zu bestimmen, welches Grundmuster bei Fällen zu
verwenden ist, bei denen mehrere Grundmuster vorgesehen sind, die
Einschaltdauerwerte liefern, die die Entfernung von Überlappungen
in dem AM-Rundfunkübertragungsfrequenzband
zwischen oder unter mehreren Harmonischen von Schaltfrequenzen ermöglichen.
-
Diese
Einstellung berücksichtigt
zusätzlich ferner
eine Situation, bei der benachbarte, jedoch verwendbare Einschaltdauerwerte
auf dem gleichen Grundmuster vorhanden sind, um häufige Umschaltungen
unter den Grundmustern zu vermeiden. Bei einem solchen Fall wird
das gleiche Grundmuster verwendet, selbst wenn es andere zum Bestimmen einer
gewünschten
Einschaltdauer verfügbare Grundmuster
gibt. Bei dem Fall, bei dem eine " 2%-Einschaltdauer" auf entweder dem Grundmuster 1 oder
dem Grundmuster N bestimmt werden kann, jedoch eine "1%-Einschaltdauer" basierend auf dem Grundmuster 1 bestimmt
wird, wird beispielsweise das Grundmuster 1 ebenfalls ausgewählt, um
eine " 2%"-Einschaltdauer zu
bestimmen.
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Als
ein Resultat ist das dritte Ausführungsbeispiel
fähig,
einen weiteren Vorteil sowie die vorhergehenden ersten und zweiten
Vorteile, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewonnen werden, zu
liefern.
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D.
h., das Leistungsschaltelement 26 wird bei Einschaltdauerverhältnissen
variabel gesteuert, die Überlappungen
zwischen oder unter mehreren Harmonischen von Schaltfrequenzen verhindern, derart,
dass der Energiepegel von Rauschen bei Frequenzen, bei denen Harmonische
einander überlappen,
reduziert ist.
-
(Modifikationen)
-
Die
vorhergehenden verschiedenen Ausführungsbeispiele können in
verschiedene Typen von Modifikationen entwickelt werden, die im
Folgenden beschrieben sind.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Steuerzyklus Tc auf eine Zeitperiode eingestellt, die das
Doppelte des Wiederholungszyklus T des Grundmusters ist. Dies ist
jedoch nicht eine endgültige
Liste, der Steuerzyklus Tc kann jedoch auf das Dreifache oder mehr
des Wiederholungszyklus T eingestellt sein.
-
Als
ein Modus wird die Einschaltdauer-Variablensteuerung ferner derart
durchgeführt,
dass unter der Bedingung, dass eine Durchschnittseinschaltdauer
auf eine zu fordernde Einschaltdauer eingestellt ist, einige der
Einschaltdauern für
die Intervalle, die ermöglichen,
dass das Leistungsschaltelement 26 ein-/ausgeschaltet wird,
voneinander, wie beschrieben, unterschieden werden. Bei dieser Einschaltdauer-Variablensteuerung
werden die gleichen Einschaltdauern unter Verwendung der Grundmuster bestimmt,
dies ist jedoch nicht auf diese Weise begrenzt. Beispielsweise können in 13 sowohl
eine Einschaltdauer basierend auf dem Intervall Th1 des ersten Grundmusters
als auch eine Einschaltdauer basierend auf dem Intervall Th2 des
zweiten Grundmusters auf "X
+ α%" eingestellt sein,
während
sowohl eine Einschaltdauer basierend auf dem Intervall Th2 des ersten
Grundmusters als auch eine Einschaltdauer basierend auf den Intervallen
von Th1 des zweiten Grundmusters auf "X – α%" eingestellt sein
können.
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Die
Einschaltdauersteuerung, die Überlappungen
zwischen oder unter den Schaltfrequenzen, die aus den Anstiegs-
und Abfallflanken von Treibpulsen abgeleitet werden, entfernt, ist
ferner nicht auf Modi, die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
und Modifikationen beschrieben sind, begrenzt. Informationen über das
in 12A gezeigte Grundmuster und Informationen über den
in 12C gezeigten Einschaltdauer-verwendbaren Bereich "1b" können beispielsweise
in dem Speicher 32 alleine gespeichert sein, derart, dass
die Einschaltdauer in lediglich dem Einschaltdauer-verwendbaren
Bereich "1b" einer Einschaltdauersteuerung
unterzogen werden kann.
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Eine
weitere Modifikation befasst sich damit, wie die Arten von Intervallen
zwischen Flanken von Treibpulsen zu bestimmen sind. D. h., die vorliegende
Erfindung ist nicht auf einen Modus begrenzt, bei dem die Intervalle
zwischen Anstiegsflanken von Treibpulsen definiert sind. Die Intervalle
können
alternativ zwischen Abfallflanken von Treibpulsen bestimmt sein.
Eine weitere Modifikation besteht darin, dass der logische "L"-Pegel von Treibpulsen derart gestaltet
ist, dass er den Ein-Operationen des Leistungsschaltelements 26 entspricht,
während
der logische "H"-Pegel von Treibpulsen
derart gestaltet ist, dass er den Aus-Operationen des Leistungsschaltelements 26 entspricht.
-
Eine
weitere Modifikation befasst sich damit, wie ein Grundmuster einzustellen
ist. Eine solche Art und Weise des Einstellens ist nicht auf dieselben,
die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
und Modifikationen gezeigt sind, begrenzt, kann jedoch in weitere
verschiedene Modi entwickelt sein. Bei Fällen, bei denen eine solche
Einstellung vorgenommen wird, ist es möglich, dass eine Verteilungsfrequenz oder
harmonische Frequenzen derselben derart gestaltet sind, dass dieselben
eine Schaltfrequenz, die durch ein Grundmuster definiert ist, oder
harmonische Frequenzen derselben in einem gewünschten Frequenzband, in dem
die Schaltvorrichtung vor dem Rauschen geschützt werden sollte, nicht überlappen. In
diesem Fall kann Rauschen, das bei Frequenzen für die Schaltsteuerung verursacht
wird, stärker
verteilt werden.
-
Ein
Frequenzbereich, in dem die vorhergehende Rauschreduzierung gewünscht ist,
ist nicht auf den gesamten Rundfunkfrequenzbereich (beispielsweise
den gesamten AM-Rundfunkfrequenzbereich "510–1710 kHz" in Japan), wie im
Vorhergehenden beschrieben ist, begrenzt, dies ist jedoch nicht endgültig. Ein
Frequenzbereich, in dem die Rauschreduzierung gewünscht ist,
kann beispielsweise Teil des gesamten Rundfunkfrequenzbereichs, wie
z. B. eines Bereichs "510–1000 kHz" oder eines Bereichs "1000–1710 kHz", abhängig davon
sein, welcher Bereich eine Einstellübertragungsfrequenz des Benutzers
aufweist.
-
Die
Schaltsteuermodi können
gemäß dessen
geändert
werden, welcher Frequenzbereich ausgewählt ist. Bei dem Fall, dass
die Schaltsteuerung in dem LW-Band hinsichtlich der Frequenz niedriger
als der AM-Frequenzbereich gemacht wird, ist es beispielsweise schwierig,
gegenseitige Überlappungen der
Harmonischen in dem gesamten AM-Frequenzbereich zu entfernen. Bei
einem solchen Fall ist es jedoch besser, den Modus (d. h. das Grundmuster
und die Einschaltdauersteuerung) für die Schaltsteuerung variabel
einzustellen, wodurch solche Überlappungen
ohne Weiteres entfernt werden können.
-
Die
vorhergehende Einstellung des Grundmusters und die Einschaltdauersteuerung
können
in eine weitere Konfiguration entwickelt sein, bei der Überlappungen
zwischen Trägerfrequenzen,
die von jeweiligen Rundfunkstationen zu übertragen sind, und Schaltfrequenzen
und den harmonischen Frequenzen derselben eliminiert sind.
-
Wenn
ein Fahrzeug ferner mit einem Positionssensor, wie z. B. einem GPS-Sensor,
ausgerüstet ist,
sind die Schaltsteuermodi auf eine gesteuerte Art und Weise variabel.
Die Frequenz eines einzustellenden Übertragungssignals wird beispielsweise
basierend auf den Positionsinformationen des Fahrzeugs von dem Positionssensor
erfasst, und Überlappungen
werden zwischen der erfassten Übertragungsfrequenz
und Schaltfrequenzen und harmonischen Frequenzen derselben entfernt.
Selbst bei dieser variablen Steuerung ist es vorzuziehen, die Verteilungsfrequenz über ein
spezifiziertes Audiofrequenzband angesichts von Änderungen der Charakteristika
des Gleich-Gleich-Wandlers 20, des Treibers 40 und
anderer Komponenten anzuheben, da solche Änderungen, die aufgrund von Änderungen
der Temperatur erscheinen können,
die vorhergehenden Überlappungen
hinsichtlich der Frequenz mit sich bringen können.
-
Ein
Rundfunksignal, bei dem die vorhergehende Rauschreduzierung gewünscht ist,
ist nicht auf das Übertragungsrundfunksignal
von einer Rundfunkstation begrenzt. Eine solche Rauschreduzierung
kann beispielsweise bei einem Fall verwendet werden, bei dem Audiovorrichtungen,
wie z. B. eine CD-Wiedergabevorrichtung (CD = Compact Disc = Kompaktplatte)
und eine MD-Wiedergabevorrichtung (MD = Mini Disc = Miniplatte)
und eine DVD-Vorrichtung (DVD = Digital Versatile Disc = Digitale
vielseitige Platte) in bereits ausgelieferten Fahrzeugen angebracht
werden sollen. Bei einem solchen Fall weisen einige Vorrichtungen
ein Medium auf, bei dem Audioinformationen, die wiederzugeben sind,
als ein Signal gespeichert und übertragen
werden, das eine Frequenz innerhalb eines Rundfunkfrequenzbandes
aufweist. Diese Weise der Übertragung
der Audioinformationen ermöglicht,
dass der Radioempfänger 18 für das Ausgangssignal
von dem Lautsprecher 19 zu demodulieren ist. Bei diesem
Fall ist der vorhergehende Nachteil, der zu dem herkömmlichen
Verfahren beschrieben ist, wahr. D. h., wenn eine Schaltfrequenz
und/oder Harmonische derselben die Frequenz, die beim Wiedergeben
der Audioinformationen verwendet wird, überlappen, besteht ferner eine Befürchtung,
dass der Lautsprecher 18 Audiorauschen ausgibt. Die vorliegende
Erfindung kann daher ferner bei einer solchen Audio-Wiedergabevorrichtung
angewendet werden. Bei diesem Fall ist ferner die vorhergehende
Einstellung zum Vermeiden von Überlappungen
zwischen mehreren Schaltfrequenzen und deren mehreren Harmonischen
innerhalb einer Bandbreite pro Rundfunkübertragungsstation wirksam,
wobei die Bandbreite nahe zu der Frequenz ist, die durch die Audio-Wiedergabevorrichtung
verwendet wird. Selbst wenn daher die Rauschreduzierung für lediglich
die Frequenz, die durch die Audio-Wiedergabevorrichtung verwendet
wird, gewünscht
ist, ist es möglich,
dass das gesamte Rundfunkfrequenzband (beispielsweise das gesamte
Frequenzband für
die AM-Übertragung)
der Rauschreduzierung, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel,
unterzogen wird.
-
Eine
weitere Modifikation befasst sich mit einem Objekt, in das die Schaltvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist. Solche Objekte weisen den in 2 gezeigten
Gleich-Gleich-Wandler 20 auf, dieser Gleich-Gleich-Wandler 20 ist
jedoch nicht eine endgültige
Liste. Ein solches Objekt kann ein Isolationstyp eines Gleich-Gleich-Wandlers 50, wie
in 15 gezeigt ist, sein, der sich von demselben in 2 gezeigten
hinsichtlich der Struktur unterscheidet.
-
Bei
diesem Gleich-Gleich-Wandler 50 ist eine Hochspannungsbatterie 51,
die sowohl zu einer Reihenschaltung, die aus Leistungsschaltelementen 52 und 53 zusammengesetzt
ist, als auch einer weiteren Reihenschaltung, die aus Leistungsschaltelementen 54 und 55 zusammengesetzt
ist, parallel ist. Diese Elemente 52–55 nehmen jeweils
ein Schaltsteuersignal SC für
die Ein/Aus-Operationen auf. Eine elektrische Leitung, die die Elemente 52 und 53 verbindet,
und eine weitere elektrische Leitung, die die Elemente 54 und 55 verbindet,
sind mit einer Reihenschaltung, die aus einem Kondensator 56 und
einer Spule 58a eines Transformators 58 zusammengesetzt
ist, verbunden. Der Transformator 58 weist eine Spule 58b auf,
deren Enden mit Dioden 59 bzw. 60 verbunden sind,
und deren Kathoden gegenseitig verbunden sind und ferner mit einem
Ende einer Spule 61 verbunden sind. Das andere Ende der
Spule 61 ist über
einen weiteren Kondensator 62 mit Masse verbunden. Die
Spule 58b des Transformators 58 weist einen Knoten
N auf, der ebenso mit Masse verbunden ist. Beide Enden des Kondensators 62 liefern das
Ausgangssignal dieses Wandlers 50.
-
Ein
weiteres anwendbares Objekt ist ein Wechselrichter, der an Beispielen
in 16A dargestellt ist. Ein Wechselrichter 70 in 16A ist mit einem Servolenkungsmotor 80 elektrisch
verbunden. Dieser Wechselrichter 70 weist drei Reihenschaltungen
auf, die jeweils aus Leistungsschaltelementen 71 und 72 (73 und 74,
und 75 und 76) bestehen und zwischen einer Leistungsversorgungsspannung
und Masse platziert sind. Diese Elemente 71–76 nehmen jeweils
ein Schaltsteuersignal SC für
die Ein/Aus-Operationen auf. Die Ausgangssignale U, V und W dieses
Wechselrichters werden von jeweiligen elektrischen Leitungen, die
jedes Paar der Leistungsschaltelemente verbinden, geliefert. Die
Schaltsteuerung der Elemente 71–76 ermöglicht,
dass die Spannung bei einem Knoten an der Ausgangsleitung von U,
wie in 16B gezeigt ist, geändert werden
kann.
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Die
Schaltfrequenz kann eine Frequenz sein, die beispielsweise in ein
FM-Übertragungsfrequenzband
fällt,
das nicht auf eine Frequenz in dem AM-Rundfunkfrequenzband oder
dem LW-Frequenzband begrenzt ist.
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Die
Ein/Aus-Operationen des Schaltelements (beispielsweise des Leistungsschaltelements) gemäß der vorliegenden
Erfindung können
ferner in weitere variable Schemata modifiziert sein. Es reicht aus,
dass solche Ein/Aus-Operationen basierend auf irgendeinem Faktor
eines Intervalls selbst zwischen Startzeitpunkten für gegenseitig
benachbarte "Ein"-Operationen, einem
Intervall selbst zwischen Startzeitpunkten für gegenseitig benachbarte "Aus"-Operationen und
einer Einschaltdauer, die als ein Ver hältnis der Ein-Dauer (Ein-Betriebsperiode) oder
Aus-Dauer (Aus-Betriebsperiode) zu dem Intervall zwischen Startzeitpunkten
für gegenseitig
benachbarte "Ein"-Operationen oder
gegenseitig benachbarte "Aus"-Operationen definiert
ist, variabel gesteuert werden. Das Steuern der Ein/Aus-Operationen
auf irgendeinem der vorhergehenden Faktoren ermöglicht, die Schaltfrequenzen,
die aus den Schalt-Ein/Aus-Operationen resultieren, wie im Vorhergehenden
beschrieben ist, zu verteilen.
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Die
Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist zusätzlich
nicht auf diejenige, die für
das Hybridfahrzeug verwendet wird, begrenzt, alle anderen Typen
von Fahrzeugen können
diese Schaltvorrichtung verwenden, bei der ein Rauschen, das in
das Audiosignal einer Auto-Audiovorrichtung gemischt ist, stabil
unterdrückt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann in mehreren anderen Formen, ohne von
dem Geist derselben abzuweichen, ausgeführt sein. Die vorliegenden
beschriebenen Ausführungsbeispiele
sollen lediglich darstellend und nicht einschränkend sein, da der Schutzbereich
der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und
nicht durch die Beschreibung, die denselben vorausgeht, definiert
ist. Alle Änderungen, die
in die Grenzen und Schranken der Ansprüche fallen, oder Äquivalente
solcher Grenzen und Schranken sollen daher durch die Ansprüche umfasst
sein.