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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltnetzteilvorrichtung und
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang,
der eine Vielzahl von Spannungen aus einer Eingangsspannung ausgibt,
und genauer, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der mit einer
Auswahlschaltung und einer Prioritätsschaltung zum Schalten von
Ausgangsströmen
gemäß dem Pegel jeder
ausgegebenen Spannung versehen ist.
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Stand der Technik
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Es
gibt einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler als Spannungsversorgungsvorrichtung,
der eine Eingangsgleichspannung in eine Gleichspannung mit einem
elektrischen Potenzial wandelt, das unterschiedlich zu dem der Eingangsspannung
ist, um die gewandelte Gleichspannung auszugeben. Zudem gibt es
eine Schaltung, die in 8 als ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit
Multiausgang gezeigt ist, der eine Vielzahl von Gleichspannungen
ausgibt, die unterschiedliche elektrische Potenziale zu einer Eingangsgleichspannung
haben. Ein solcher Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang
ist zum Beispiel in der offengelegten, japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2005-117886 offenbart.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der in 8 gezeigt
ist, schaltet einen Hauptschalter SW0 auf der Basis eines Pulses
P1 oder eines Pulses P2 ein und aus, die von einem Vergleicher CMP1
bzw. einem Vergleicher CMP2 ausgegeben werden, und der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
schaltet selektiv einen der Umschalt-Schalter SW1 und SW2 bei einer
vorgegebenen Zeitdauer auf der Basis des Ausgangs eines Frequenzteilers
um, um den Ausgangsstrom einer Induktivität (Drosselspule) L bzw. einer Spule
an eine Gleichricht- und Glättungsschaltung 16a oder 16b in
einem Zeitmultiplexverfahren anzulegen. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
gibt dadurch die Gleichspannungen Vout1 und Vout2, die in Spannungen
gewandelt worden sind, welche jeweils gewünschte Werte haben, von einem
ersten Ausgangsanschluss OUT1 bzw. einem zweiten Ausgangsanschluss
OUT2 aus.
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Da
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang, wie
in 8 gezeigt ist, derart aufgebaut ist, dass er den
Ausgangsstrom der Spule L durch ein Zeitmultiplexverfahren schaltet,
hat der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang
die Vorteile, dass er die Anzahl der Induktoren vermindern kann
und dass eine Miniaturisierung der Gleichspannungsversorgungsvorrichtung
erreicht wird. Da der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit
Multiausgang von 8 den Ausgangsstrom der Spule
L zu dem ersten Ausgangsanschluss OUT1 und dem zweiten Ausgangsanschluss
OUT2 mit einer vorgegebenen Zeitdauer (festgelegt) verteilt, hat
der Gleichstrom/-Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang jedoch das Problem, dass es schwierig ist,
die gewünschten, elektrischen
Potenziale beizubehalten, wenn sich das Stromverhältnis der
Lasten stark ändert,
die mit den beiden Ausgangsanschlüssen entsprechend verbunden
sind.
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Um
es anschaulich zu machen, wird zum Beispiel in einem System, das
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang verwendet,
wobei die Zeitdauer des Zeitmultiplexverfahrens davon unter der
Annahme ausgelegt worden ist, dass das Verhältnis aus dem Verbrauchsstroms
der Last, die mit dem ersten Ausgangsanschluss OUT1 verbunden ist,
zu dem Verbrauchsstrom der Last, die mit dem zweiten Ausgangsanschluss OUT2
verbunden ist, 2 zu 1 ist, der Fall betrachtet, dass sich das Verhältnis des
Verbrauchsstroms der Last des ersten Ausgangsanschlusses OUT1 zu
dem Verbrauchsstrom der Last des zweiten Ausgangsanschlusses OUT2
plötzlich
derart umkehrt, dass es 1 zu 2 beträgt. In diesem Fall, wenn die Zeitdauer
des Zeitmultiplexverfahrens festgelegt ist, besteht die Möglichkeit,
dass eine Situation erzeugt wird, in der die Ausgangsspannung Vout2
des zweiten Ausgangsanschlusses OUT2, dessen Last sich erhöht hat,
ein gewünschtes,
elektrisches Potenzial nicht erreichen kann, und in der andererseits
die Ausgangsspannung Vout1 des ersten Ausgangsanschlusses OUT1,
dessen Last sich vermindert hat, höher wird als das gewünschte,
elektrische Potenzial.
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Um
eine solche Situation vermeiden zu können, reichten die Erfinder
der vorliegenden Erfindung die Erfindung zum Bereitstellen einer
Ausgangsauswahlschaltung ein, die ein Ein-Aus-Steuersignal einer schaltenden Schaltung
erzeugt, welche die Ausgänge
der Vergleichsschaltungen überwacht,
um den Ausgang eines früheren
zum Schalten des Weges des Stromes, der durch eine Spule bzw. Drosselspule in
einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang fließt,
der eine Ausgangsspannungsdetektionseinheit und die Vergleichsschaltung (PWM-Vergleicher) enthält, zu jedem
Ausgang auszuwählen
(japanische Patentanmeldung Nr. 2006-121563). Es stellte sich jedoch
heraus, dass zu befürchten
war, dass, auch wenn die Ausgangsauswahlschaltung derart aufgebaut
war, dass sie das Frühere
der Ausgangssignale einer Vielzahl von Vergleichsschaltungen auswählt und
die anderen Ausgangssignale abfängt,
dass es unmöglich
war, wenn die Ausgangssignale von einer Vielzahl von Vergleichsschaltungen
fast zur gleichen Zeit eingegeben wurden, die Signale, die später aufgrund
der Verzögerungszeit
im Inneren der Logikschaltungen und Ähnlichem eingegeben worden
sind, abzufangen, und dass der Zustand, in dem die Treiberschaltun gen der
nachfolgenden Stufen nicht arbeiteten, dadurch verursacht worden
ist.
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ÜBERBLICK
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang bereitzustellen, der unterbrechend eine
Eingangsspannung an eine Spule (Induktor) anlegt, damit ein Strom
fließt,
und der den Ausgang von der Spule zu einer Vielzahl von Ausgangsanschlüssen durch
ein Zeitmultiplexverfahren zum Ausgeben einer Vielzahl von Spannungen
verteilt, wobei der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit
Multiausgang verhindern kann, dass sich die Ausgangsspannungen stark
von gewünschten,
elektrischen Potenzialen aufgrund von Änderungen der Lasten verschieben,
um stabile Gleichspannungen ausgeben zu können, wobei der Gleichstrom/-Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang verhindern kann, dass ein unerwünschter
Steuerzustand erzeugt wird, auch wenn sich die Ausgänge der
Vergleichsschaltungen, die für
die jeweiligen, vielzähligen
Ausgänge
bereitgestellt werden, sich fast gleichzeitig ändern.
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In Übereinstimmung
mit einem ersten Aspekt der Erfindung enthält der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang:
eine Spule bzw. Drosselspule, die
mit einer Gleichspannungsversorgung verbunden ist;
eine erste,
schaltende Schaltung, die einen Schalter oder mehrere Schalter enthält, um einen
Strom an die Spule anzulegen;
eine zweite, schaltende Schaltung,
die einen Schalter oder mehrere Schalter enthält, um einen Ausgang von der
Spule zu einem von der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen zu
schalten;
eine Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten,
um Spannungen der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen zu detektieren;
eine
Vielzahl von Vergleichsschaltungen, um Ausgänge der Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten
mit einer Wellenform einer vorgegebenen Frequenz zu vergleichen;
und
eine Ausgangsauswahleinheit, um Ausgänge der Vielzahl von Vergleichsschaltungen
als Eingänge
zu empfangen, wobei die Ausgangsauswahleinheit einen Ausgang einer
Vergleichsschaltung auswählt, wobei
der Ausgang einen früheren
Anstieg oder einen früheren
Abfall hat, um eine Vielzahl von Steuersignalen zu erzeugen, die
zu dem Ein und Aus der ersten, schaltenden Schaltung und/oder der
zweiten, schaltenden Schaltung gehören, wobei die Ausgangsauswahleinheit
die Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen
Prioritätsordnung
bzw. -folge behandelt, wenn sich die Ausgänge der Vielzahl von Vergleichsschaltungen fast
zur gleichen Zeit ändern,
worin ein Strom, der durch ein Entladen von Energie, die in der
Spule angehäuft
worden ist, zu einem der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Übereinstimmung
mit den Steuersignalen ausgegeben wird, die durch die Ausgangsauswahleinheit
erzeugt wird.
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In Übereinstimmung
mit einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang:
eine Spule, die mit einer Gleichspannungsversorgung
verbunden ist;
eine erste, schaltende Schaltung, die einen
Schalter oder mehrere Schalter enthält, um einen Strom an die Spule
anzulegen; eine zweite, schaltende Schaltung, die einen Schalter
oder mehrere Schalter enthält,
um einen Ausgang von der Spule zu einem von der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen zu
schalten;
eine Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten,
um Spannungen der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen zu detektieren;
eine
Vielzahl von Vergleichsschaltungen, um Ausgänge der Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten
mit einer Wellenform einer vorgegebenen Frequenz zu vergleichen;
eine
Ausgangsauswahlschaltung, um Ausgänge der Vielzahl von Vergleichsschaltungen
als Eingänge
zu empfangen, wobei die Ausgangsauswahlschaltung einen Ausgang einer
Vergleichsschaltung auswählt, wobei
der Ausgang einen früheren
Anstieg oder einen früheren
Abfall hat, um eine Vielzahl von Steuersignalen zu erzeugen, die
einem Ein und Aus der ersten, schaltenden Schaltung und/oder der
zweiten, schaltenden Schaltung zugehören; und
eine Prioritätsschaltung,
um die Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen
Prioritätsordnung
zu behandeln, wenn die Vielzahl von Steuersignalen der Ausgangsauswahlschaltung
sich fast zur gleichen Zeit ändert,
worin ein Strom, der durch ein Entladen von Energie erzeugt wird,
die in der Spule gespeichert ist, zu einem der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Übereinstimmung
mit den Steuersignalen ausgegeben wird, die durch die Ausgangsauswahleinheit
erzeugt werden.
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In Übereinstimmung
mit einem dritten Aspekt der Erfindung enthält der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang:
eine Spule, die mit einer Gleichspannungsversorgung
verbunden ist;
eine erste, schaltende Schaltung, die einen
Schalter oder mehrere Schalter hat, um einen Strom an die Spule
anzulegen;
eine zweite, schaltende Schaltung, die einen Schalter
oder mehrere Schalter hat, um einen Ausgang von der Spule zu einer
der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen
zu schalten;
eine Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten,
um Spannungen der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen zu detektieren;
eine
Vielzahl von Vergleichsschaltungen, um Ausgänge der Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten
mit einem Wellenformsignal einer vorgegebenen Frequenz zu vergleichen;
eine
Ausgangsauswahlschaltung, um Ausgänge der Vielzahl von Vergleichsschaltungen
als Eingänge
zu empfangen, wobei die Ausgangsauswahlschaltung einen Ausgang einer
Vergleichsschaltung auswählt, wobei
der Ausgang einen früheren
Anstieg oder einen früheren
Abfall hat, um eine Vielzahl von Steuersignalen zu erzeugen, die
einem Ein und Aus der ersten, schaltenden Schaltung und/oder der
zweiten, schaltenden Schaltung zugehören; und
eine Treiberlogikschaltung,
um ein Signal, das ein Ein-Aus-Antreiben
der ersten, schaltenden Schaltung durchführt, und ein Signal, das ein
Ein-Aus-Antreiben der zweiten, schaltenden Schaltung durchführt, auf
der Basis von Steuersignalen auszugeben, die durch die Ausgangsauswahlschaltung
erzeugt werden, und um die Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung
mit einer vorgegebenen Prioritätsordnung
zu behandeln, wenn sich die Vielzahl von Steuersignalen fast zur
gleichen Zeit ändert,
worin ein Strom, der durch ein Entladen von Energie erzeugt wird,
die in der Spule angehäuft
worden ist, zu einem der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Übereinstimmung
mit den Steuersignalen ausgegeben wird, die durch die Ausgangsauswahlschaltung erzeugt
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ein
Aufbaudiagramm ist, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das einen genaueren Aufbau einer Ausgangsauswahlschaltung des
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers
vom Typ mit Multiausgang der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ein
Zeitdiagramm ist, das die Details der Änderungen eines Spulenstroms
zeigt;
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4 ein
Aufbaudiagramm ist, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 ein
Aufbaudiagramm ist, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6 ein
Aufbaudiagramm ist, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 ein
Aufbaudiagramm ist, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 ein
Aufbaudiagramm ist, das ein Beispiel eines herkömmlichen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers
vom Typ mit Multiausgang zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
ein Aufbaudiagramm, das einen Gleichstrom/Gleich strom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang 10 der
Ausführungsform
ist ein Wandler vom Hochsetz- & Invertierungstyp.
Der Wandler vom Hochsetz- & Invertierungstyp
schaltet Schalter SW1 und SW2 ein, die aus Transistoren, zum Beispiel
einem MOSFET, aufgebaut sind, um eine Eingangsspannung Vin von einer
Gleichspannungsversorgung 20 an eine Spule L bzw. Drosselspule
anzulegen, damit ein Strom durch sie hindurchfließt. Der
Wandler vom Hochsetz- & Invertierungstyp legt
somit einen Strom an, der auf der Ausgangsseite von der Spule L
fließt,
um eine Spannungsausgabe durchzuführen. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom
Typ mit Multiausgang gibt zwei Arten von Ausgangsspannungen Vout1
und Vout2 an zwei Ausgangsanschlüssen
OUT1 bzw. OUT2 aus, indem die Schalter in dem oben erwähnten Wandler
vom Hochsetz- & Invertierungstyp
geschaltet werden.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsform
enthält
die Spule L, die elektrische Energie anhäuft, einen Schalter SW2, der
zwischen der Gleichspannungsversorgung 20 und der Spule
L vorgesehen ist, um an die Spule L eine Eingangsspannung Vin unterbrechend
durch den Ein-Aus-Betrieb des Schalters SW2 anzulegen, eine erste
Diode D1, die zwischen der Spule L und dem ersten Ausgangsanschluss OUT1
in der Vorwärtsrichtung
der Diode D1 verbunden ist, eine zweite Diode D2, die zwischen einem Verbindungsknoten
N2 des Schalters SW2 und der Spule L und dem zweiten Ausgangsanschluss
OUT2 in der Sperrrichtung der Diode D2 verbunden ist, einen Schalter
SW1, der zwischen einem Verbindungsknoten N1 der Spule L und einer
ersten Diode D1 und der Erde verbunden ist, und Glättungskondensatoren C1
und C2, die zwischen den Ausgangsanschlüssen OUT1 bzw. OUT2 und Erde
verbunden sind.
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Der
Wandler 10 akkumuliert Energie in der Spule L durch Einschalten
der Schalter SW1 und SW2 und gibt eine hochgesetzte Spannung Vout1
an dem Ausgangsanschluss OUT1 durch Ausschalten des Schalters SW1
aus. Zudem akkumuliert der Wandler 10 Energie in der Spule
L durch Einschalten der Schalter SW1 und SW2 und gibt eine inverse Spannung
(negative Spannung) Vout2 an dem Ausgangsanschluss OUT2 durch Ausschalten
der Schalter SW1 und SW2 aus. Um es anschaulich zu machen, ist der
Wandler 10 derart aufgebaut, dass er zum Beispiel die Ausgangsspannung
Vout1 von +12 V und die Ausgangsspannung Vout2 von –7 V für die Eingangsspannung
Vin von 3 V durch die PWM-Schaltsteuerung der Schalter SW1 und SW2 ausgibt.
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Zudem
enthält
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 der Ausführungsform Teilerwiderstände R1 und
R2, die zwischen dem Ausgangsanschluss OUT1 und der Erde in Serie
verbunden sind, um den Pegel der Ausgangsspannung Vout1 zu detektieren,
Teilerwiderstände
R3 und R4, die zwischen dem Ausgangsanschluss OUT2 und einem Anschluss
verbunden sind, an dem eine konstante Spannung Vc angelegt ist,
in Serie, um den Pegel der Ausgangsspannung Vout2 zu detektieren,
und Fehlerverstärkerschaltungen
AMP1 und AMP2, die die detektierten Spannungen mit vorgegebenen
Referenzspannungen Vref1 bzw. Vref2 vergleichen, um Spannungen gemäß den elektrischen
Potenzialdifferenzen auszugeben.
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Zudem
enthält
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 eine Dreieckswellenerzeugungsschaltung 11,
die eine Dreieckswelle TAW einer vorgegebenen Frequenz erzeugt,
wobei die PWM-Vergleicher
CMP1 und CMP2 die erzeugte Dreieckswelle mit den Ausgängen ERR1
und ERR2 der Fehlerverstärkerschaltungen
AMP1 bzw. AMP2 vergleichen, um PWM-Steuerpulse P1 bzw. P2 zu erzeugen,
eine Ausgangsauswahlschaltung 12, die einen Ausgangspuls
auswählt,
der einen früheren
Anstieg zwischen den Ausgängen
dieser Vergleicher CMP1 und CMP2 hat, um Steuersignale zum Einschalten und
Ausschalten der Schalter SW1 bzw. SW2 gemäß dem ausgewählten Puls
zu erzeugen, und eine Treiberschaltung (Treiber) 13, die
ein Ein-Aus-Antriebssignal S1 und S2 gemäß den Steuersignalen von der Ausgangsauswahlschaltung 12 er zeugt,
um die erzeugten Ein-Aus-Antriebssignale S1 und S2 an die Schalter
SW1 bzw. SW2 anlegen zu können,
und eine Prioritätsschaltung 15,
die ein Bevorzugtes der Steuersignale Q1 und Q2 an die Treiberschaltung 13 ausgibt,
wenn die Steuersignale Q1 und Q2 von der Ausgangsauswahlschaltung 12 gleichzeitig
in die Prioritätsschaltung 15 eingegeben
werden. Zudem enthält
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 eine Rücksetzschaltung 14,
die die Zeitsteuerung bzw. das Timing eines Änderungspunkts der Dreieckswelle
TAW, die erzeugt werden soll, durch Ausgeben eines Rücksetzens
zu der Dreieckswellenerzeugungsschaltung 11 vorgibt, die
auf einem Oszillationssignal von einer Oszillationsschaltung OSC
beruht, wobei die Rücksetzschaltung 14 weiterhin
die Ausgangsauswahlschaltung 12 in Synchronisation mit
der Dreieckswelle TAW zurücksetzt.
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Die
Widerstandswerte der Teilerwiderstände R1 und R2 zum Detektieren
der Ausgangsspannung Vout1 sind derart gesetzt, dass eine Spannung
innerhalb des Bereichs von 0,5 V bis 1,5 V in die Fehlerverstärkerschaltung
AMP1 eingegeben werden kann, wenn eine konstante Spannung von zum
Beispiel 1,25 V an dem Widerstand R2 angelegt wird und wenn sich
die Ausgangsspannung Vout1 innerhalb des Bereichs von 10 V bis 15
V ändert.
Zudem sind die Widerstandswerte der Teilerwiderstände R3 und R4
zum Detektieren der Ausgangsspannung Vout2 derart gesetzt, dass
eine Spannung innerhalb des Bereichs von 0 V bis 0,2 V in die Fehlerverstärkerschaltung
AMP2 eingegeben werden kann, wenn sich die Ausgangsspannung Vout2
innerhalb eines Bereichs von –5
V bis –9
V ändert.
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2 zeigt
ein konkretes Aufbaubeispiel der Ausgangsauswahlschaltung 12.
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Die
Ausgangsauswahlschaltung 12 ist aus Invertern INV1 und
INV2, die die PWM-Steuerpulse P1 und P2 invertieren, welche jeweilige
Ausgänge der
PWM-Vergleicher CMP1 und CMP2 sind, aus NOR-Logikgatterschaltungen
G1 und G2, wobei einem Eingangsanschluss von jeder von ihnen jeder der
Ausgänge
der Inverter INV1 bzw. INV2 eingegeben wird, und Flip-Flops FF1
und FF2 zusammengesetzt, an deren Setzanschlüssen S jeder der Ausgänge der
NOR-Logikgatterschaltungen G1 bzw. G2 eingegeben ist und an deren
Rücksetzanschlüsse R Rücksetzsignale
RES von der Rücksetzschaltung 14 gemeinsam
eingegeben werden. Die Ausgangsanschlüsse der Flip-Flops FF1 und
FF2 sind dann über Kreuz
mit den anderen Eingangsanschlüssen
der NOR-Logikgatterschaltungen G2 bzw. G1 vereint und dadurch arbeitet
die Ausgangsauswahlschaltung 12 als Auswahlschaltung, die
jeden früher
ansteigenden Ausgangspuls der PWM-Steuerpulse P1 und P2 auswählt, um
den ausgewählten
Puls auszugeben, und die den anderen, später ansteigenden Ausgangspuls
unterbricht bzw. abfängt.
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Wenn
die Ausgangsauswahlschaltung 12 von 2 betrachtet
wird, ist die Ausgangsauswahlschaltung 12 derart aufgebaut,
dass eines der Flip-Flops FF1 und FF2 daraufhin durch den Puls, der
früher
angestiegen ist, aus den PWM-Steuerpulsen P1 und P2 gesetzt wird
und dass der Ausgang des gesetzten Flip-Flops zu dem NOR-Gate G2 oder G1 auf
dem anderen Weg zurückgeführt wird,
um das Gate zum Abfangen des anderen Pulses zu schließen. Die
Flip-Flops FF1 und FF2 haben jeweils eine Verzögerungszeit. Folglich, wenn
die beiden Pulse P1 und P2 während
einer Zeit eingegeben werden, die kleiner als die Verzögerungszeit
ist, kann man sich überlegen,
dass beide Flip-Flops
FF1 und FF2 gesetzt werden und sich beide Ausgänge Q1 und Q2 sich auf den
hohen Pegel bzw. das hohe Niveau ändern. In dem vorliegenden
Beispiel wählt
die Prioritätsschaltung 15 in
der nachfolgenden Stufe einen der Ausgänge Q1 und Q2 (Q1 in dieser
Ausführungsform)
der Flip-Flops FF1 und FF2 aus und gibt bevorzugt den ausgewählten Ausgang
bzw. den gewählten Ausgang
zu der Treiberschaltung 13 aus, wenn beide Ausgänge Q1 und
Q2 einen hohen Pegel annehmen.
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Die
Prioritätsschaltung 15 von 2 ist
aus Invertern INV3 und INV4 zusammengesetzt, die die Ausgänge Q1 und
Q2 der Flip-Flops
FF1 bzw. FF2 invertieren, aus Invertern INV5 und INV6, die den Ausgang
des Inverters INV3 invertieren, und aus einem NOR-Gatter G3, das
die Ausgänge
bzw. Ausgaben der Inverter INV6 und INV4 als die Eingänge bzw. Eingaben
des NOR-Gatters G3 empfangen, und arbeitet als die Schaltung, die
dem Ausgang Q1 eine Priorität
gibt, indem der Ausgang des NOR-Gatters G3 auf den niedrigen Pegel
erzwungenermaßen
festgelegt wird, wenn beide Ausgänge
Q1 und Q2 auf einem hohen Pegel sind. Die Ausgangssignale U1 und U2
der Prioritätsschaltung 15 werden
dann durch die Treiber DRV1 und DRV2 invertiert, die aus Invertern aufgebaut
sind, die eine hohe Antriebskraft haben, und werden als die Ein-Aus-Antriebssignale
S1 und S2 der Schalter SW1 bzw. SW2 ausgegeben.
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Übrigens
wird zum Beispiel ein Signal, das den Zustand der gesamten Last
und Ähnlichem
angibt, von der Ausgangsauswahlschaltung 12 zu der Treiberschaltung 13 neben
den Ausgangssignalen U1 und U2, die vorstehend erwähnt wurden,
zugeführt.
Diese Signale beziehen sich jedoch nicht direkt auf den Gegenstand
der vorliegenden Erfindung und deshalb sind die Schaltungen zum
Erzeugen dieser Signale nicht in 2 eingezeichnet.
Zudem ist es auch möglich,
indem der Inverter INV5 durch das NOR-Gatter G3 ersetzt wird und
indem der Signalweg derart geändert
wird, dass der Ausgang des Inverters INV4 in den Inverter INV6 in
der Prioritätsschaltung 15 von 2 eingegeben
wird, die Prioritätsschaltung 15 derart
zu ändern,
dass die Priorität dem
Ausgang Q2 unter den Ausgängen
Q1 und Q2 der Ausgangsauswahlschaltung 12 gegeben wird.
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Zudem
ist der Aufbau der Prioritätsschaltung 15 nicht
auf den Aufbau begrenzt, der in 2 gezeigt
ist, sondern die Schaltungen der anderen Formate können verwendet
werden. Zum Bei spiel kann auch die Schaltung, in der die Inverter
INV3 und INV5 in der Prioritätsschaltung 15 von 2 weggelassen sind,
verwendet werden. Durch Weglassen des Inverters INV3 kann das Timing
des Abfangens des anderen Signals durch das NOR-Gatter G3 früher ausgeführt werden.
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Zudem,
obwohl die Prioritätsschaltung 15 derart
beschrieben wird, dass sie separat von der Ausgangsauswahlschaltung 12 in
der vorliegenden Ausführungsform
vorgesehen ist, ist es auch möglich,
die Ausgangsauswahlschaltung 12 und die Prioritätsschaltung 15 als
eine Ausgangsauswahlschaltung aufzufassen, die integral beide enthält (die
Kombination aus der Ausgangsauswahlschaltung 12 und der
Prioritätsschaltung 15 wird
als eine Ausgangsauswahleinheit in den Ansprüchen bezeichnet). Weiterhin
kann die Prioritätsschaltung 15 als
ein Teil der Treiberschaltung 13 betrachtet werden (die
Treiberschaltung 13, die die Prioritätsschaltung 15 enthält, wird
als eine Treiberlogikschaltung in den Ansprüchen bezeichnet).
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Als
Nächstes
wird der Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 10 der vorstehenden Ausführungsform
unter Verwendung des Zeitdiagramms von 3 beschrieben. 3 zeigt
die Änderungen
der Signale in jeder Einheit in dem Fall: der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP1 wird zuerst höher
als der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung AMP2; die Ausgänge ERR1
und ERR2 nehmen den gleichen Wert bzw. Pegel für eine Weile entlang des Weges
an; danach wird der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung AMP2 höher als
der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP1; und weiterhin danach wird der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP1 höher
als der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung AMP2. In der
Zeitdauer T1, während
der der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung AMP1 höher als
der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP2 ist, erreicht der Wert der Dreieckswelle TAW zuerst den Ausgang
ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung AMP1,
wenn der Wert fällt.
Folglich ändert
sich der Ausgangspuls P1 früher auf
den hohen Wert unter den Ausgangspulsen P1 und P2 der PWM-Vergleicher
CMP1 bzw. CMP2 (Zeitsteuerung t1).
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Dadurch
wird das Flip-Flop FF1 früher
in den gesetzten Zustand gesetzt und sein Ausgang Q1 ändert sich
auf den hohen Wert bzw. Pegel. Die NOR-Gatterschaltung G2 wird daraufhin
durch den Ausgang Q1 des Flip-Flops FF1 geschlossen und das Flip-Flop FF2 nimmt den
Zustand des Nichtgesetztseins auch dann ein, wenn der Ausgangspuls
P2 des PWM-Vergleichers CMP2 eingegeben wird. Der Ausgang Q2 des
Flip-Flops FF2 bleibt dann auf dem niedrigen Pegel. Der Ausgang
Q1 des Flip-Flops FF1, der sich auf den hohen Pegel geändert hat,
wird auf den niedrigen Pegel in Synchronisation mit einem Anstieg
des Rücksetzsignals
RES (Zeitsteuerung t2) geändert.
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Die
Zeitsteuerung t2 bzw. der Zeitpunkt stimmt mit dem unteren Scheitel
der Dreieckswelle TAW überein.
Das Treibersignal S1 wird auf den niedrigen Pegel in Antwort auf
die Änderung
des Ausgangs Q1 auf den hohen Pegel gesetzt und dadurch wird der
Schalter SW1 ausgeschaltet. Dann fließt der Strom, der durch die
Spule L fließt,
zu dem Ausgangsanschluss OUT1 durch die Diode D1 und dadurch wird
die hochgesetzte Spannung Vout1 ausgegeben. Wenn der Ausgang ERR1
höher als
der Ausgang ERR2 ist, werden die Pulsweiten des Ausgangs Q1 des
Flip-Flops FF1 und des Ausgangs U1 der Prioritätsschaltung 15 umso
weiter gemacht, je höher der
Ausgang ERR1 ist, und die Pulsweite des negativen Antriebssignals
S1, das der Ausgang des Treibers DRV1 ist, des Schalters SW1 wird
weiter gemacht gemäß der Erweiterung
der pulsweiten der Ausgänge
Q1 und U1. Zudem wird die negative Pulsweite des Antriebssignals
S1 des Schalters SW1 umso schmäler
gemacht, umso niedriger der Ausgang ERR1 ist. Der Wandler 10 ist
deshalb so aufgebaut, dass die Rückkopplung
derart arbeitet, dass die Änderung
der Ausgangsspannung Vout1 abgeschwächt wird, wenn sich die Ausgangsspannung Vout1 ändert. Übrigens,
da das Antriebssignal S1 das Signal ist, das eine Phase hat, die
umgekehrt zu der Phase des Ausgangs U1 der Prioritätsschaltung 15 ist,
und da das Antriebssignal S2 das Signal ist, das eine Phase hat,
die umgekehrt zu der des Ausgangs U2 der Prioritätsschaltung 15 ist,
werden diese Signale S1 und S2 hier nicht gezeigt.
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Wenn
der Schalter SW1 wiederholt ausgeschaltet wird und der Hochsetzbetrieb
kontinuierlich wie in der Zeitdauer T1 durchgeführt wird, werden elektrische
Ladungen dem Glättungskondensator
C2 nicht zugeführt
und folglich steigt die Ausgangsspannung Vout2 allmählich an
(der absolute Wert davon sinkt ab). Dann, wie in der Zeitdauer T2
von 3 gezeigt ist, werden der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP2 und der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung AMP1 fast gleich. Während dieser
Zeitdauer, da der Pegel der Dreieckswelle TAW den Ausgang ERR2 der
Fehlerverstärkerschaltung
AMP2 und den Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung AMP1 fast zur
gleichen Zeit kreuzt, werden die Ausgangspulse P1 und P2 der PWM-Vergleicher CMP1
bzw. CMP2 derart gesteuert, dass sie sich auf den hohen Pegel zur
gleichen Zeit ändern
(Timing t3). Wenn diese Pulse P1 und P2 der Treiberschaltung 13 zugeführt werden, werden
die Antriebssignale S1 und S2 manchmal in dem Fall nicht ausgebildet,
in dem die Treiberschaltung 13 an das Schaltungsformat
zum Verbieten der gleichzeitigen Änderungen der Eingänge auf
den hohen Pegel angepasst ist. Die vorliegende Ausführungsform
ist jedoch mit der Prioritätsschaltung 15 versehen
und gibt die Priorität
dem Puls P1, wenn die Pulse P1 und P2 zur gleichen Zeit eingegeben
werden. Folglich arbeitet die Ausführungsform derart, dass ein
Puls nur an dem Ausgang U1 von den Ausgängen U1 und U2 der Prioritätsschaltung 15 erzeugt wird
und dass kein Puls an dem Ausgang U2 erzeugt wird, wie in 3 gezeigt
ist. Die Treiberschaltung 15 ändert somit das Antriebssignal
S1.
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Danach,
wenn der Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung AMP2 höher als
der Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP1 wird, wie in der Zeitdauer T3 von 3, erreicht
der Wert der Dreieckswelle TAW den Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP2 zuerst, wenn der Wert in dieser Zeitdauer abfällt, und
folglich wird der Ausgangspuls P2 von den Ausgangspulsen P1 und
P2 der PWM-Vergleicher CMP1 und CMP2 so gesteuert, dass er früher auf
einen hohen Wert geändert
wird (Zeitsteuerung t4).
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Das
Flip-Flop FF2 wird deshalb früher
in seinen gesetzten Zustand gebracht und sein Ausgang Q2 ändert sich
auf einen hohen Wert. Daraufhin wird die NOR-Gatterschaltung G1
durch den Ausgang Q2 des Flip-Flops FF2 geschlossen und das Flip-Flop FF1
wird nicht gesetzt, auch wenn der Ausgangsbus P1 des PWM-Vergleichers CMP1
eingegeben wird.
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Folglich
verbleibt der Ausgang Q1 des Flip-Flops FF1 auf einem niedrigen
Pegel. Der Ausgang Q2 des Flip-Flops FF2, der sich auf den hohen Pegel
geändert
hat, wird auf den niedrigen Pegel in Synchronisation mit einem Anstieg
des Rücksetzsignals
RES (Zeitsteuerung t5) geändert.
Die Zeitsteuerung t5 stimmt mit dem unteren Scheitel der Dreieckswelle
TAW überein.
Der Ausgang U2 der Prioritätsschaltung 15 ändert sich
auf den hohen Pegel in Antwort auf die Änderung des Ausgangs Q2 auf
den hohen Pegel und das Antriebssignal S2 wird auf den niedrigen
Pegel geändert.
Folglich wird der Schalter SW2 ausgeschaltet und der Strom, der
durch die Spule L fließt,
arbeitet so, dass darin ein Strom aus dem Ausgangsanschluss OUT2
durch die Diode D2 gezogen wird. Dadurch wird eine niedrigere, invertierte
Spannung Vout2 ausgegeben.
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Danach,
wenn die Spannung Vout2 abfällt, um
den Ausgang ERR1 der Fehlerverstärkerschaltung
AMP1 höher
als den Ausgang ERR2 der Fehlerverstärkerschaltung AMP2 zu machen,
wird der Aus gangspuls P1 des PWM-Vergleichers CMP1 früher auf
einen hohen Pegel geändert
und das Flip-Flop FF1 wird früher
in seinen Setzzustand gebracht. Dann ändert sich der Ausgang Q1 auf
den hohen Pegel und der Ausgang U1 der Prioritätsschaltung 15 nimmt
den hohen Pegel in Antwort auf die Änderung des Ausgangs Q1 auf
den hohen Pegel an und das Antriebssignal S1 wird auf den niedrigen
Pegel geändert.
Dadurch wird der Schalter SW1 ausgeschaltet und der Strom, der durch
die Spule L fließt,
fließt
zu dem Ausgangsanschluss OUT1 durch die Diode D1. Somit wird die
hochgesetzte Spannung Vout1 wieder zur Ausgabe geführt.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, führt
die vorliegende Ausführungsform
die Wiederholung einer Hochsetzoperation und einer invertierenden Operation
während
einer festgelegten Zeitdauer nicht aus, sondern führt die
Schaltsteuerung derart aus, dass die Rate der Hochsetzoperationen
und der invertierenden Operationen automatisch gemäß den Pegeln
der Ausgangsspannungen Vout1 und Vout2 bei jeder Gelegenheit geändert wird,
d.h. gemäß den relativen
Gewichten bzw. Werten der Lasten.
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4 ist
ein Konfigurationsdiagramm, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsform
ist ein Hochsetz- & Hochsetzwandler
der eine Spule L, einen Schalter SW0, der zwischen der Spule L und Erde
vorgesehen ist und der unterbrechend eine Eingangsspannung Vin an
die Spule L durch einen Ein-Aus-Betrieb des Schalters SW0 anlegt,
um Energie in der Spule L anzuhäufen,
eine erste Gleichricht- & Glättungsschaltung 16a,
die zwischen der Spule L und einem ersten Ausgangsanschluss OUT1
vorgesehen ist, eine zweite Gleichricht- & Glättungsschaltung 16b,
die zwischen der Spule L und dem zweiten Ausgangsanschluss OUT2 vorgesehen
ist, einen Schalter SW1, der zwischen der Spule L und der ersten
Gleichricht- & Glättungsschaltung 16a verbunden ist,
und einen Schalter SW2, der zwischen der Spule L und der zweiten
Gleichricht- & Glättungsschaltung 16b verbunden
ist. Zudem enthält
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
eine erste Detektionsschaltung 17a, die eine erste Ausgangsspannung
Vout1 detektiert, eine zweite Detektionsschaltung 17b,
die eine zweite Ausgangsspannung Vout2 detektiert, eine Signalerzeugungsschaltung 11,
die eine Dreieckswelle TAW erzeugt, welche eine vorgegebene Frequenz
und ein Zurücksetzen
hat, PWM-Vergleicher CMP1 und CMP2, die die erzeugte Dreieckswelle
mit Ausgängen
ERR1 und ERR2 der Detektionsschaltungen 17a und 17b vergleicht,
um PWM-Steuer(im)pulse P1 bzw. P2 zu erzeugen, eine Ausgangsauswahlschaltung 12,
die einen Ausgangspuls, der früher
angestiegen ist, unter den Ausgängen
der Vergleicher CMP1 und CMP2 auswählt, um ein Signal zum Durchführen einer
Ein-Aus-Steuerung der Schalter SW0–SW2 in Antwort auf den ausgewählten Puls durchzuführen, eine
Treiberschaltung 13, die Ein-Aus-Antriebssignale SW0–SW2 in
Antwort auf das Steuersignal von der Ausgangsauswahlschaltung 12 erzeugt,
um die erzeugten Antriebssignale S0–S2 an die entsprechenden Schalter
SW0–SW2 anzulegen
und eine Prioritätsschaltung 15 enthält, die
bevorzugt eines der Steuersignale Q1 und Q2 von der Ausgangsauswahlschaltung 12 zu
der Treiberschaltung 13 ausgibt, wenn die Steuersignale
Q1 und Q2 gleichzeitig in die Prioritätsschaltung 15 eingegeben
werden. Die Ausgangsdetektionsschaltungen 17a und 17b,
die PWM-Vergleicher CMP1 und CMP2, die Dreieckswellenerzeugungsschaltung 11, die
Ausgangsauswahlschaltung 12 und die Treiberschaltung 13 bilden
eine Schaltsteuerschaltung 19.
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Jede
der Gleichricht- & Glättungsschaltungen 16a und 16b kann
mit einer Diode, die zwischen der Spule 11 und einem der
Ausgangsanschlüsse OUT1
und OUT2 in der Vorwärtsrichtung
verbunden ist, und einem Glättungskondensator
aufgebaut sein, der zwischen dem Kathodenseitenanschluss der Diode
und Erde verbunden ist. Jede der Detektionsschaltungen 17a und 17b kann
mit einer Widerstandsspannungsteilerschaltung, die die Spannungsteilung
jeder der Ausgangsspannungen Vout1 bzw. Vout2 durchführen, und
einer Fehlerverstärkerschaltung
aufgebaut sein, die die geteilte Spannung mit einer vorgegebenen
Referenzspannung vergleicht, um eine Spannung gemäß den elektrischen
Potenzialdifferenzen auszugeben.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 der Ausführungsform
schaltet den Schalter SW0 ein, um Energie in der Spule L anzuhäufen, und
schaltet den Schalter SW1 aus und schaltet einen der Schalter SW1
und SW2 ein, um die verstärkten
Spannungen Vout1 und Vout2 an die Ausgangsanschlüsse OUT1 bzw. OUT2 auszugeben.
Die vorliegende Ausführungsform
ist auch derart aufgebaut, dass sie den Ausgangspuls, der unter
den Ausgängen
P1 und P2 der PWM-Vergleicher CMP1 bzw. CMP2 früher angestiegen ist, mit der
Ausgangsauswahlschaltung 12 auswählt und um die Ein-Aus-Steuersignale
der Schalter SW0–SW2
gemäß dem ausgewählten Puls zu
erzeugen, um die Ein-Aus-Antriebssignale S0–S2 der jeweiligen Schalter
SW0–SW2
mit der Treiberschaltung 13 auszugeben.
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Die
vorliegende Ausführungsform
wiederholt dadurch nicht einen Hochsetzbetrieb und einen invertierenden
Betrieb bei einer festgelegten Zeitdauer, sondern führt eine
Schaltsteuerung derart aus, dass sich die Rate zwischen den Hochsetzoperationen und
den invertierenden Operationen automatisch gemäß den Pegeln der Ausgangsspannungen
Vout1 und Vout2, d.h. der relativen Gewichte der Lasten, bei jeder
Gelegenheit ändert.
Zudem, da die Prioritätsschaltung 15 zwischen
der Ausgangsauswahlschaltung 12 und der Treiberschaltung 13 vorgesehen
ist, wird eines der hochpegeligen Steuersignale Q1 und Q2 der Treiberschaltung 13 auch
dann zugeführt,
wenn die hochpegeligen Steuersignale Q1 und Q2 gleichzeitig von
der Ausgangsauswahl schaltung 12 ausgegeben werden. Folglich
kann die Erzeugung der ungewünschten
Situation, in der Antriebssignale S0–S2 nicht ausgebildet werden,
vermieden werden. Die Vorteile können
auch in den nachfolgenden Ausführungsformen
erhalten werden.
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5 ist
ein Aufbaudiagramm, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom
Typ mit Multiausgang einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsform
ist ein Hochsetz- & Abwärtswandler,
der eine Spule L bzw. Drosselspule, einen Schalter SW0, der zwischen
einer Gleichspannungsversorgung 20 und der Erde und der
Spule L vorgesehen ist, wobei der Schalter SW0 unterbrechend bzw.
intermittierend eine Eingangsspannung Vin an die Spule L durch den
Ein-Aus-Betrieb des Schalters SW0 anlegt, um Energie in der Spule
L anzuhäufen,
einen Schalter SW3, der zwischen einem Anschluss der Spule L und der
Erde vorgesehen ist, einen Schalter SW4, der zwischen dem anderen
Anschluss der Spule L und der Erde vorgesehen ist, einen Schalter
SW1, der zwischen der Spule L und einer ersten Gleichricht- & Glättungsschaltung 16a verbunden
ist, und einen Schalter SW2 hat, der zwischen der Spule L und einer
zweiten Gleichricht- & Glättungsschaltung 16b verbunden
ist.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsformen kann
eine Spannung, die durch Hochsetzen der Eingangsspannung Vin erhalten
wird, an den Ausgangsanschluss OUT1 ausgeben und kann eine Spannung,
die durch Abwärtswandeln
bzw. Abwärtstransformieren
der Eingangsspannung Vin erhalten wird, an den Ausgangsanschluss
OUT2 ausgeben, indem die Zeitsteuerung der Schalter SW0–SW4 geändert wird.
Zudem, da die Ausgangsauswahlschaltung 12 den Ausgangspuls,
der früher
ansteigt, aus den Ausgängen
P1 und P2 der PWM- Vergleicher
CMP1 bzw. CMP2 auswählt
und die Ein-Aus-Steuersignale der Schalter SW0–SW4 gemäß dem ausgewählten Puls erzeugt,
werden der Hochsetzbetrieb auf der Seite des Ausgangsanschlusses
OUT1 und der Abwärtswandelbetrieb
auf der Seite des Ausgangsanschlusses OUT2 nicht bei einer festgelegten
Zeitdauer wiederholt, sondern die Schaltsteuerung wird derart durchgeführt, dass
sich die Rate zwischen den Hochsetzoperationen auf der Seite des
Ausgangsanschlusses OUT1 und den Abwärtswandeloperationen auf der
Seite des Ausgangsanschlusses OUT2 automatisch gemäß den relativen
Gewichten der Lasten ändert.
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6 ist
ein Konfigurationsdiagramm, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 des Typs mit Multiausgang
der Ausführungsform
ist ein Hochsetz- & Invertierungswandler,
der eine Spule L bzw. Drosselspule, einen Schalter SW0, der zwischen
einer Gleichspannungsquelle 20 und der Spule L vorgesehen
ist und der unterbrechend eine Eingangsspannung Vin an die Spule
L durch den Ein-Aus-Betrieb des Schalters SW0 anlegt, um Energie
in der Spule L anzuhäufen,
einen Schalter SW3, der zwischen dem anderen Anschluss der Spule
L und der Erde vorgesehen ist, einen Schalter SW1, der zwischen
der Spule L und einer ersten Gleichricht- & Glättungsschaltung 16a verbunden
ist, und einen Schalter SW2 aufweist, der zwischen der Spule L und
einer zweiten Gleichricht- & Glättungsschaltung 16b verbunden
ist.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsformen kann
eine Spannung, die durch Hochsetzen der Eingangsspannung Vin erhalten
wird, an den Ausgangsanschluss OUT1 ausgeben und kann eine negative Spannung,
die durch Invertieren der Eingangsspannung Vin erhalten wird, an
den Ausgangsanschluss OUT2 ausgeben, indem die Zeitsteuerung der
Schalter SW0–SW3
geändert
wird. Zudem, da die Ausgangsauswahlschaltung 12 den Ausgangspuls
auswählt,
der früher
unter den Ausgängen
P1 und P2 der PWM-Vergleicher CMP1 bzw. CMP2 ansteigt, und die Ein-Aus-Steuersignale
der Schalter SW0–SW3 gemäß dem ausgewählten Puls
erzeugt, werden der Hochsetzbetrieb auf der Seite des Ausgangsanschlusses
OUT1 und der invertierende Betrieb auf der Seite des Ausgangsanschlusses
OUT2 nicht mit einer festgelegten Zeitdauer wiederholt, sondern
die Schaltsteuerung wird derart durchgeführt, dass die Rate zwischen
den Hochsetzoperationen auf der Seite des Ausgangsanschlusses OUT1
und den invertierenden Operationen auf der Seite des Ausgangsanschlusses
OUT2 automatisch gemäß den relativen Gewichten
der Lasten geändert
wird.
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7 ist
ein Konfigurationsdiagramm, das einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler
vom Typ mit Multiausgang einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsform
ist ein Hochsetz- und Abwärts- & Hochsetz- und
Abwärts-Wandler,
der eine Spule L bzw. Drosselspule, einen Schalter SW1, der zwischen
einer Gleichspannungsversorgung 20 und der Spule L vorgesehen
ist, wobei der Schalter SW1 unterbrechend eine Eingangsspannung
-Vin an die Spule L durch den Ein-Aus-Betrieb des Schalters SW1
anlegt, um einen rückwärts gerichteten
Strom der Spule L zuzuführen und
um Energie in der Spule L anzuhäufen,
eine Diode D3 als schaltende Vorrichtung mit zwei Anschlüssen, wobei
die Diode D3 zwischen einem Verbindungsknoten N0 der Spule L und
des Schalters SW1 und einem ersten Ausgangsanschluss OUT1 in der
Vorwärtsrichtung
verbunden ist, und einen Schalter SW2 enthält, der zwischen dem Verbindungsknoten
N0 und einem zweiten Ausgangsanschluss OUT2 verbunden ist.
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Der
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 vom Typ mit Multiausgang
der Ausführungsform schaltet
den Schalter SW1 ein, um Energie in der Spule L anzuhäufen, und
schaltet dann den Schalter SW1 aus und schaltet den Schalter SW2
ein, um elektrische Ladungen einem Glättungskondensator C2 auf der
Seite des Ausgangsanschlusses OUT2 zuzuführen. Die Ausgangsspannung
Vout2, die gemäß der angehäuften Energie
und gemäß der Einschaltzeit
des Schalters SW1 hochgesetzt oder abwärtsgewandelt worden ist, wird
an den Ausgangsanschluss OUT2 ausgegeben. Wenn die Schalter SW1
und SW2 ausgeschaltet werden, nachdem der Schalter SW1 eingeschaltet
worden ist, um Energie in der Spule L anzuhäufen, werden elektrische Ladungen
zudem einer Glättungskapazität C1 auf
der Seite des Ausgangsanschlusses OUT1 zugeführt oder eine Ausgangsspannung
Vout1, die gemäß der Aus-Zeit
der Schalter SW1 und SW2 hochgesetzt oder heruntergewandelt worden
ist, wird an den Ausgangsanschluss OUT1 ausgegeben.
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Die
vorliegende Erfindung ist übrigens
nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen
beschränkt,
sondern verschiedene Modifikationen können durchgeführt werden.
Zum Beispiel verwenden die vorstehenden Ausführungsformen jeweils eine Dreieckswelle,
die eine vorgegebene Neigung bei ihrem Anstieg und bei ihrem Abfall
hat, als ein Wellenformsignal einer vorgegebenen Frequenz, das in
den PWM-Vergleichern CMP1 und CMP2 verglichen wird, kann auch eine
Sägezahnwelle,
die eine vorgegebene Neigung nur in ihrem Anstieg hat, verwendet werden.
Zudem, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen unterschiedliche
Spannungen (Vref1 und Vref2) als die Referenzspannungen der Fehlerverstärkerschaltungen
AMP1 und AMP2 verwendet werden, ist es möglich, jede der Ausführungsformen derart
aufzubauen, dass die gleiche Referenzspannung durch geeignetes Setzen
des Verhältnisses
der Teilerwiderstände
R1 und R2 und des Verhältnisses der
Teilerwiderstände
R3 und R4 verwendet wird.
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Zudem
sind in den vorstehenden Ausführungsformen
die Beispiele von Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern vom Typ mit zwei
Ausgängen
gezeigt worden. Es ist jedoch auch möglich, drei Ausgänge oder
mehr durch Erhöhen
der Anzahl der Ausgangsanschlüsse
und der Anzahl der Umschaltschalter zu realisieren. Zudem wird in
der fünften
Ausführungsform
(7) die Diode D3, die eine Schaltvorrichtung mit
zwei Anschlüssen
ist, als der Schalter zum Anlegen des Stromes der Spule an den ersten Ausgangsanschluss
OUT1 verwendet, aber eine Schaltvorrichtung mit drei Anschlüssen, zum
Beispiel ein Transistor, der in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal eingeschaltet und ausgeschaltet wird, kann
auch verwendet werden. Zudem sind auch die Schaltungen, zum Beispiel
die Detektionsschaltungen der Ausgangsspannungen und die Oszillationsschaltung,
nicht auf die konkret in den Ausführungsformen gezeigten Schaltungen
beschränkt
und die Schaltungen können
geeignet geändert
werden, ohne vom Prinzip und Bereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang: eine
Ausgangsspannungsdetektionseinheit; eine Vergleichsschaltung (PWM-Vergleicher)
für jeden
Ausgang; und eine Ausgangsauswahleinheit, um Ausgänge der
Vergleichsschaltungen zu überwachen,
um einen früheren
Ausgang auszuwählen,
und um Ein-Aus-Steuersignale von schaltenden Schaltungen zu erzeugen,
die den Weg eines Stromes, der durch die Spule fließt, schalten,
und um die Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einer früher bestimmten
Prioritätsordnung
zu behandeln, wenn sich die Ausgänge
der Vielzahl von Vergleichsschaltungen fast zur gleichen Zeit ändern.
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Genauer
kann der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang
enthalten:
eine Spule, die mit einer Gleichspannungsversorgung
verbunden ist;
eine erste, schaltende Schaltung, die einen
Schalter oder mehrere Schalter enthält, um einen Strom an die Spule
anzulegen;
eine zweite, schaltende Schaltung, die einen Schalter
oder mehrere Schalter enthält,
um einen Ausgang von der Spule zu einem aus der Anzahl der Ausgangsanschlüsse zu schalten;
eine
Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten, um Spannungen
der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen
zu detektieren;
eine Vielzahl von Vergleichsschaltungen, um
Ausgänge
der Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten mit einem
Wellenformsignal einer vorgegebenen Frequenz zu vergleichen;
eine
Ausgangsauswahlschaltung, um Ausgänge der Vielzahl von Vergleichsschaltungen
als Eingänge
zu empfangen, wobei die Ausgangsauswahlschaltung einen Ausgang einer
Vergleichsschaltung auswählt, wobei
der Ausgang einen früheren
Anstieg oder einen früheren
Abfall hat, um eine Vielzahl von Steuersignalen zu erzeugen, die
zu einem Ein und Aus der ersten, schaltenden Schaltung und/oder
der zweiten, schaltenden Schaltung gehören; und
eine Prioritätsschaltung,
um die Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen
Prioritätsordnung
zu behandeln, wenn sich die vielzähligen Steuersignale der Ausgangsauswahlschaltung
fast zu der gleichen Zeit ändern,
worin ein Strom, der durch ein Entladen der Energie erzeugt wird,
die
in der Spule angehäuft
wird, zu einem aus der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Übereinstimmung
mit den Steuersignalen ausgegeben wird, die durch die Ausgangsauswahleinheit
erzeugt werden.
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Die
Ströme,
die von den Ausgangsanschlüssen
daraufhin ausgegeben werden, enthalten nicht nur positive Ströme, d.h.
Entladeströme,
sondern auch negative Ströme,
d.h. gezogene Ströme.
-
Gemäß dieser
Konfiguration wird die Wiederholung des Hochsetzbetriebs und des
Abwärtsbetriebs
nicht bei einer festgelegten Zeitdauer in jedem Ausgang durchgeführt, sondern
es wird die Schaltsteuerung des automatischen Änderns der Rate zwischen den
Hochsetzoperationen und Abwärtsoperationen
gemäß den Pegeln
der Ausgangsspannungen, d.h. den relativen gewichten der Lasten,
zu jedem Zeitpunkt durchgeführt.
Folglich ist es möglich zu
verhindern, dass sich die Ausgangsspannungen stark von den gewünschten,
elektrischen Potenzialen aufgrund von Lastschwankungen verschieben,
und stabile Gleichspannungen auszugeben.
-
Zudem,
da die Prioritätsschaltung
vorgesehen ist, wird, auch wenn Hochpegelsteuersignale gleichzeitig
von der Ausgangsauswahlschaltung ausgegeben werden, eines von ihnen
der Treiberschaltung zugeführt
und es ist möglich,
das Auftreten einer ungewünschten
Situation zu vermeiden, in der keine Antriebssignale der schaltenden
Schaltungen ausgebildet werden.
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Die
Ausgangsauswahlschaltung enthält
bevorzugt: eine Vielzahl von Flip-Flop-Schaltungen, die entsprechend
jeder der Vielzahl von Vergleichsschaltungen vorgesehen sind, wobei
Zustände
der Flip-Flop-Schaltungen durch Anstiege oder Abfälle der
Ausgänge
der Vielzahl von Vergleichsschaltungen geändert werden; und eine Vielzahl
von Logikgatterschaltungen, die einen Transfer von Änderungen
der Ausgänge
der Vergleichsschaltungen entsprechend den anderen Flip-Flop-Schaltungen
verhindern, wenn ein Zustand einer aus der Vielzahl von Flip-Flop-Schaltungen
geändert
wird.
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Dadurch
wird der Ausgang, der einen früheren
Anstieg oder einen früheren
Abfall hat, aus den Ausgängen
der Vielzahl von Vergleichsschaltungen mit einer vergleichsweise
einfachen Schaltung sicher ausgewählt und die Signale für die Schaltsteuerung können erzeugt
werden.
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Das
Wellenformsignal der vorgegebenen Frequenz kann eine Dreieckswelle
sein und die vielzähligen
Flip-Flop-Schaltungen können
so aufgebaut sein, dass sie durch eine Signaländerung in Synchronisation
mit einem Änderungspunkt
der Dreieckswelle zurückgesetzt
werden. Die Flip-Flop-Schaltungen, deren Zustände durch die Ausgänge der
Vergleichsschaltungen geändert
worden sind, müssen
für die Beurteilung
bei der nächsten
Periode zurückgesetzt werden.
Durch Ausbilden der Rücksetzsignale
zu diesem Zweck derart, dass sie Signale sind, die mit Änderungspunkten
der Dreieckswelle synchronisiert sind, können die Rücksetzsignale einfach erzeugt werden.
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Jeder
der Vielzahl von Ausgangsspannungsdetektionseinheiten kann eine
Fehlerverstärkerschaltung
sein, um eine Spannung gemäß einer
elektrischen Potenzialdifferenz zwischen einer Spannung, die durch
eine Widerstandsteilung jeder der Spannungen der Vielzahl von Ausgangsanschlüssen erhalten
wird, und einer vorgegebenen Referenzspannung auszugeben.
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Jede
aus der Vielzahl von Vergleichsschaltungen kann ein PWM-Vergleicher sein,
um einen Ausgang der Fehlerverstärkerschaltung
mit dem Wellenformsignal der vorgegebenen Frequenz zu vergleichen,
um ein Pulssignal auszugeben, das eine Pulsweite gemäß einer
Ausgangsspannung der Fehlerverstärkerschaltung
hat.
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Da
die Fehlerverstärkerschaltungen
und die PWM-Vergleicher diejenigen sind, die in herkömmlichen
Schaltmodusnetzteilschaltungen allgemein verwendet worden sind,
ist es möglich,
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aufzubauen, der gewünschte Operationen
ohne die Durchführung
von drastischen Konstruktionsänderungen
unter Verwendung dieser Fehlerverstärkerschaltungen und der PWM-Vergleicher
durchführt.
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Zudem
kann der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit Multiausgang
weiterhin eine Treiberschaltung aufweisen, um ein Signal, das ein
Ein-Aus-Schalten der ersten schaltenden Schaltung durchführt, und
um ein Signal, das ein Ein-Aus-Schalten der zweiten schaltenden
Schaltung durchführt,
auf der Basis des Steuersignals auszugeben, das durch die Ausgangsauswahlschaltung
erzeugt wird.
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Da
der Schalter zum Anlegen des Stromes an die Spule eine große Abmessung
hat, wird eine vergleichsweise große Treiberkraft zum Einschalten und
Ausschalten des Schalters benötigt.
Dementsprechend können
durch Bereitstellen der Treiberschaltung in der nachfolgenden Stufe
der Ausgangsauswahlschaltung die Größen der Vorrichtungen, die die
Ausgangsauswahlschaltung bilden, klein gemacht werden und der gesamte
Schaltungsbereich kann klein gemacht werden. Im Übrigen kann die Funktion des
Behandelns der Vielzahl von Steuersignalen in Übereinstimmung mit der vorgegebenen
Prioritätsordnung,
wenn sich die vielzähligen
Steuersignale, die durch die Ausgangsauswahlschaltung erzeugt werden,
fast zur gleichen Zeit ändern,
in der Treiberschaltung vorgesehen werden.
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Gemäß der Erfindung
können
die Vorteile erhalten werden, dass es ermöglicht wird, zu verhindern,
dass die Ausgangsspannungen sich stark von den gewünschten
elektrischen Potenzialen weg verschieben aufgrund der Änderungen
der Lasten, um stabile Gleichspannungen auszugeben, und dass, auch
wenn die Ausgänge
der Vergleichsschaltungen, die den jeweiligen vielzähligen Ausgängen bereitgestellt
werden, sich fast zur gleichen Zeit ändern, ein unerwünschter
Steuerzustand in einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Typ mit
Multiausgang nicht auftreten kann, der unterbrechend eine Eingangsspannung
an eine Spule anlegt, damit ein Strom fließen kann, und den Ausgang der
Spule zu einer Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in einem Zeitmultiplexverfahren
zum Ausgeben einer Vielzahl von Spannungen verteilt.
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Obwohl
verschiedene exemplarische Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf
die gezeigten Ausführungsformen
beschränkt.
Der Bereich der Erfindung ist deshalb nur durch den Bereich der
folgenden Ansprüche
begrenzt.