DE102016111503A1

DE102016111503A1 - Schaltungsvorrichtung, Beleuchtungsvorrichtung und Verwendung derselben in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016111503A1
Application number: DE102016111503.7A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Nakamura
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-01-12
Also published as: JP6531941B2; CN106341934A; CN106341934B; US9961741B2; US20170013694A1; JP2017021937A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsvorrichtung zu schaffen, mit der bei einem geringen Verlust eine Schutzfunktion in dem Fall erreicht werden kann, in dem eine Gleichstrom-Leistungsversorgung mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen wird, wobei eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Fahrzeug diese verwenden. In einer Schaltungsvorrichtung (1) gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere Schutzschaltungen (21, 22) zwischen mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11, t12) und einem ersten Eingangsanschluss (t31) einer Lastschaltung (10) angeordnet. Ein Schaltelement (210; 220) einer jeden von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) ist zwischen einem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) und einem ersten Eingangsanschluss (t31) eingebunden und wird eingeschaltet, wenn eine Gleichstrom-Leistungsversorgung (100) mit einer normalen Polarität mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) verbunden wird. Jede von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) weist eine parasitäre Diode (211; 221) auf, die parallel zu dem Schaltelement (210; 220) zwischen einen zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) und einen ersten Eingangsanschluss (t31) in einer Richtung geschaltet ist, in der ein Fließen eines Stromes, der eine normale Polarität aufweist, bewirkt wird. Die Reset-Schaltung (30) führt einen periodischen Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten des Schaltelements (210; 220) aus.

Description

BEREICH DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen und Fahrzeuge, die diese verwenden, und insbesondere eine Schaltungsvorrichtung, die eine elektrische Leistung aus einer Gleichstrom-Leistungsversorgung aufnimmt, eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Schaltungsvorrichtung aufweist, und ein Fahrzeug, das die Lichtvorrichtung aufweist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlich wurden Beleuchtungsschaltungen für Lichtquellen vorgeschlagen, von denen jede eine elektrische Leistung aus einer Gleichstrom-Leistungsversorgung entnimmt, um eine Lichtquelle einzuschalten. Jede Lichtquellen-Beleuchtungsschaltung weist einen Rückstromschutz auf, der eine Schaltung schützt, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung mit einer umgekehrten Polarität an die Schaltung angelegt wird, und sie weist ein Stromsteuerglied auf, das der Lichtquelle einen Betriebsstrom zuführt (siehe zum Beispiel JP 2012-38496 A , nachfolgend als ”Dokument 1” bezeichnet).
Der Rückstromschutz in der Lichtquellen-Beleuchtungsschaltung von Dokument 1 weist einen ersten Steueranschluss und einen zweiten Steueranschluss auf, die jeweils über einen Schalter an die Gleichstrom-Leistungsversorgung angeschlossen sind. Das Stromsteuerglied weist einen gemeinsamen Anschluss, der mit dem ersten Steueranschluss und dem zweiten Steueranschluss verbunden ist, und einen Schaltanschluss auf, der mit dem ersten Steueranschluss verbunden ist. Das Stromsteuerglied arbeitet mit einer Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung, die an den gemeinsamen Anschluss angelegt ist, um die Lichtquelle mit dem Betriebsstrom zu versorgen. Das Stromsteuerglied ändert auch den Betriebsstrom, welcher der Lichtquelle zugeführt wird, in Abhängigkeit davon, ob an dem Schaltanschluss eine Spannung angelegt ist oder nicht, das heißt, ob die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an dem ersten Steueranschluss angelegt ist oder nicht, und es verändert die Helligkeit der Lichtquelle entsprechend dem veränderten Betriebsstrom.
Hierbei weist der Rückstromschutz einen ersten P-Kanal-FET, der zwischen den ersten Steueranschluss und den gemeinsamen Anschluss geschaltet ist, und einen zweiten P-Kanal-FET sowie eine Diode auf, die in Reihe zwischen den zweiten Steueranschluss und den gemeinsamen Anschluss geschaltet sind.
Wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an den ersten Steueranschluss angelegt wird, dann gelangt der erste P-Kanal-FET in einen Ein-Zustand und der zweite P-Kanal-FET in einen Aus-Zustand, und die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung wird über den ersten P-Kanal-FET an das Stromsteuerglied angelegt. Wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Steueranschluss angelegt wird und die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an den zweiten Steueranschluss angelegt wird, dann gelangt der zweite P-Kanal-FET in den Ein-Zustand, und die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung wird über den zweiten P-Kanal-FET und die Diode an das Stromsteuerglied angelegt. Wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung mit einer umgekehrten Polarität an den ersten Steueranschluss oder den zweiten Steueranschluss angelegt wird, sind ferner der erste P-Kanal-FET und der zweite P-Kanal-FET im Aus-Zustand, und das Stromsteuerglied wird durch die Diode geschützt.
In der Lichtquellen-Beleuchtungsschaltung, die in Dokument 1 beschrieben ist, wird die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung über den zweiten P-Kanal-FET und die Diode an das Stromsteuerglied angelegt, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Steueranschluss angelegt ist und die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an den zweiten Steueranschluss angelegt wird. Da eine Vorwärtsspannung der Diode im Allgemeinen höher als eine Einschaltspannung des P-Kanal-FET ist, tritt im Vergleich zu dem Fall, in dem die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an den ersten Steueranschluss angelegt ist, ein großer Verlust auf, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Steueranschluss angelegt ist und die Gleichstrom-Leistungsversorgungsspannung an den zweiten Steueranschluss angelegt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems ausgeführt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsvorrichtung, mit der bei einem Anschließen einer Gleichstrom-Leistungsversorgung mit einer umgekehrten Polarität verlustarm eine Schutzfunktion erreicht wird, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Fahrzeug bereitzustellen.
Eine Schaltungsvorrichtung weist gemäß einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung mehrere erste Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse, einen zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss, eine Lastschaltung, mehrere Schutzschaltungen und eine Reset-Schaltung auf. Die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse sind mit einer ersten von einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode einer Gleichstrom-Leistungsversorgung verbunden. Der zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss ist mit einer zweiten von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung verbunden. Die Lastschaltung weist einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss auf. Die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse sind elektrisch parallel zum ersten Eingangsanschluss geschaltet. Der zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss ist elektrisch mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden. Die mehreren Schutzschaltungen sind jeweils zwischen den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen und dem ersten Eingangsanschluss angeordnet. Jede von den mehreren Schutzschaltungen weist ein Schaltelement und ein Gleichrichterelement auf. Das Schaltelement ist zwischen einen zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen und den ersten Eingangsanschluss geschaltet. Das Schaltelement wird eingeschaltet, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung mit einer normalen Polarität mit dem zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss verbunden wird. Das Gleichrichterelement ist parallel zu dem Schaltelement in einer Richtung geschaltet, in der ein Strom von dem zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss zum ersten Eingangsanschluss fließt. Die Reset-Schaltung ist eingerichtet, periodisch einen Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten der mehreren Schaltelemente von den mehreren Schutzschaltungen auszuführen.
Eine Beleuchtungsvorrichtung weist gemäß einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung die Schaltungsvorrichtung und ein Gehäuse auf, das die Schaltungsvorrichtung aufnimmt. Die Lastschaltung der Schaltungsvorrichtung weist eine Spannungsumwandlungsschaltung auf, die einer Lichtquelle eine elektrische Leistung zuführt, um die Lichtquelle einzuschalten.
Ein Fahrzeug weist gemäß einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung die Beleuchtungsvorrichtung, die Lichtquelle und eine Fahrzeugkarosserie auf. Die Lichtquelle wird mit der elektrischen Leistung eingeschaltet, die von der Beleuchtungsvorrichtung aus zugeführt wird. Die Lichtquelle ist auf der Fahrzeugkarosserie angeordnet.
Mit Bezug auf die Schaltungsvorrichtung gemäß der Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, dass es möglich ist, verlustarm eine Schutzfunktion zu erreichen, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung an die Schaltung mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen wird.
Mit Bezug auf die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, dass es möglich ist, verlustarm eine Schutzfunktion zu erreichen, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung an die Schaltung mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen wird.
Mit Bezug auf das Fahrzeug gemäß der Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, dass es möglich ist, verlustarm eine Schutzfunktion zu erreichen, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung an die Schaltung mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figuren zeigen eine oder mehrere Ausführungen gemäß den vorliegenden Erkenntnissen lediglich anhand von Beispielen, die keine Einschränkungen darstellen sollen. In den Figuren beziehen sich gleiche Ziffern auf die gleichen oder auf ähnliche Bauelemente.
1 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1,
2 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausbildung der Ausführungsform 1,
3 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausbildung der Ausführungsform 1,
4 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2,
5 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausbildung der Ausführungsform 2,
6 ist eine schematische Darstellung einer Bauform eines Befestigungskörpers gemäß einer Ausführungsform 3 und
7 ist eine äußere perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform 3.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen beschrieben, in denen eine Schaltungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt wird, die in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs (zum Beispiel Kraftfahrzeug und Automobil) Licht erzeugt. Es ist zu beachten, dass die Verwendung der Schaltungsvorrichtung nicht auf die Beleuchtungsvorrichtung beschränkt ist und dass die Schaltungsvorrichtung anderweitig eingesetzt werden kann.
(Ausführungsform 1)
1 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung 4, die eine Schaltungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 aufweist.
Die Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist zwei erste Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12, einen zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21, eine Lastschaltung 10, Schutzschaltungen 21 und 22 und eine Reset-Schaltung 30 auf.
Die Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist in der Beleuchtungsvorrichtung 4 eingebaut, welche die Lichtquellenblöcke 2A und 2B mit elektrischer Leistung versorgt, die von einer Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 aus zugeführt wird. Die Beispiele für die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 sind eine Batterie und eine Gleichstromleistungsversorgungsschaltung, die eine Wechselspannung, die mittels einer Wechselstromleistungsversorgung angelegt wird, gleichrichtet und glättet und die Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt. Jeder der Lichtquellenblöcke 2A und 2B weist mehrere LED (lichtemittierende Dioden) 3 auf, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Es ist zu beachten, dass keiner der Lichtquellenblöcke 2A und 2B auf den Einsatz von LEDs als Lichtquelle beschränkt ist und eine andere Festkörper-Lichtquelle als eine LED (zum Beispiel ein Elektrolumineszenz-Element, wie z. B. ein organisches EL-Element) oder eine Glühlampe aufweisen kann.
Ein Ausgang einer Positivelektrodenseite der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 ist in zwei Ausgänge unterteilt, um über die jeweiligen Schalter 101 und 102 mit den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 verbunden zu werden.
Der erste Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 ist über ein Schaltelement 210 der Schutzschaltung 21 elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss t31 der Lastschaltung 10 verbunden. Der erste Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 ist über das Schaltelement 220 der Schutzschaltung 22 elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss t31 verbunden. Ebenso ist der zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 elektrisch mit dem zweiten Eingangsanschluss t32 der Lastschaltung 10 verbunden. Es ist zu beachten, dass die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12, der zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21, der erste Eingangsanschluss t31 und der zweite Eingangsanschluss t32, die jeweils eine Komponente (ein Anschluss) zum Anschließen von Elektrodraht sein können, eine Zuleitung einer elektronischen Komponente oder ein Teil eines elektrischen Leiters sein können, der auf einer Schaltungsplatine als Verdrahtung usw. ausgebildet ist.
Die Lastschaltung 10 weist eine Spannungsumwandlungsschaltung 11, Konstantstromschaltungen 12 und 13, einen schaltenden Schaltkreis 14 und eine Steuerschaltung 15 auf.
Die Spannungsumwandlungsschaltung 11 ist eine Gleichstromumwandlungsschaltung, die eine Gleichspannung, die mittels des ersten Eingangsanschlusses t31 und des zweiten Eingangsanschlusses t32 angelegt ist, in eine Gleichspannung umwandelt, die einen vorgegebenen Spannungswert (den Spannungswert, der zum Betreiben der Lichtquellenblöcke 2A und 2B als Lasten erforderlich ist) aufweist.
Eine Reihenschaltung der Konstantstromschaltung 12, des Lichtquellenblocks 2A und des Schaltelements 141 sowie eine Reihenschaltung der Konstantstromschaltung 13, des Lichtquellenblocks 2B und des Schaltelements 142 sind parallel zueinander mit einem Ausgabeende der Spannungsumwandlungsschaltung 11 verbunden.
Der schaltende Schaltkreis 14 weist Schaltelemente 141 und 142 auf, die jeweils in Reihe mit den Lichtquellenblöcken 2A und 2B geschaltet sind. Die Schaltelemente 141 und 142 weisen zum Beispiel jeweils einen N-Kanal-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) auf. Die Schaltelemente 141 und 142 werden jeweils entsprechend einem Steuersignal, das von der Steuerschaltung 15 eingegeben wird, ein- oder ausgeschaltet. Wird das Schaltelement 141 eingeschaltet, dann wird der Lichtquellenblock 2A angeschaltet. Wird das Schaltelement 141 ausgeschaltet, dann wird der Lichtquellenblock 2A abgeschaltet. Ebenso wird der Lichtquellenblock 2B angeschaltet, wenn das Schaltelement 142 eingeschaltet wird. Wird das Schaltelement 142 ausgeschaltet, dann wird der Lichtquellenblock 2B abgeschaltet.
Die Konstantstromschaltung 12 ist in Reihe mit dem Lichtquellenblock 2A verbunden und bewirkt, dass ein konstanter Strom durch den Lichtquellenblock 2A fließt, um den Lichtquellenblock 2A anzuschalten. Die Konstantstromschaltung 13 ist in Reihe mit dem Lichtquellenblock 2B verbunden und bewirkt, dass ein konstanter Strom durch den Lichtquellenblock 2B fließt, um den Lichtquellenblock 2B anzuschalten. Es ist zu beachten, dass die Lastschaltung 10 anstelle der Konstantstromschaltungen 12 und 13 eine Stromrückkopplungsschaltung oder eine Spiegelschaltung aufweisen kann. Die Stromrückkopplungsschaltung oder die Spiegelschaltung können den Stromfluss durch die Lichtquellenblöcke 2A und 2B so steuern, dass sie mittels Anpassung der Einschaltspannungen der Schaltelemente 141 und 142 auf Basis des momentanen Wertes des durch die Schaltelemente 141 und 142 fließenden Stromes konstant sind. In diesem Fall kann ein Schaltelement einer Schaltung, die das Fließen des konstanten Stroms durch die Lichtquellenblöcke 2A und 2B bewirkt, gemeinsam mit einem Schaltelement des schaltenden Schaltkreises 14 sein, der die Lichtquellenblöcke 2A und 2B an- und abschaltet.
Die Steuerschaltung 15 steuert die Arbeitsgänge der Spannungsumwandlungsschaltung 11 und des schaltenden Schaltkreises 14. Die Steuerschaltung 15 überwacht die Spannungspegel der ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 und stellt fest, ob die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 mit den Spannungspegeln der ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angeschlossen ist oder nicht.
Wenn die positive Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden ist und der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 gleich oder höher als eine vorgegebene Referenzspannung ist, dann schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 141 ein, um den Lichtquellenblock 2A anzuschalten. Ist der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 kleiner als die Referenzspannung, dann schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 141 aus, um den Lichtquellenblock 2A abzuschalten. Ebenso schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 142 ein, um den Lichtquellenblock 2B anzuschalten, wenn die positive Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 verbunden ist und der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t12 gleich oder höher als eine vorgegebene Referenzspannung ist. Ist der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t12 kleiner als die Referenzspannung, dann schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 142 aus, um den Lichtquellenblock 2B auszuschalten. Die Steuerschaltung 15 steuert auch den Spannungswert der Ausgangsspannung der Spannungsumwandlungsschaltung 11, sodass er einen vorgegebenen Wert annimmt.
Die Schutzschaltungen 21 und 22 weisen einen zueinander gleichen Schaltungsaufbau auf, und somit wird der Schaltungsaufbau der Schutzschaltung 21 beschrieben, und die Beschreibung das Schaltungsaufbaus der Schutzschaltung 22 wird der Kürze halber weggelassen.
Die Schutzschaltung 21 weist das Schaltelement 210 auf, das zwischen den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 und den ersten Eingangsanschluss t31 geschaltet ist. Dieses Schaltungselement 210 weist einen P-Kanal-MOSFET auf, der eine Drain-Elektrode, die mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden ist, und eine Source-Elektrode aufweist, die mit dem den ersten Eingangsanschluss t31 verbunden ist. Das Schaltelement 210 wird aus dem MOSFET gebildet und weist somit eine parasitäre Diode 211 auf. Diese parasitäre Diode 211 ist in einer Richtung geschaltet, in welcher der Strom vom ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 zum ersten Eingangsanschluss t31 fließt. Zwischen die Gate-Elektrode und die Source-Elektrode des Schaltelements 210 ist eine Parallelschaltung aus einer Zener-Diode 212 und einem Widerstand 213 geschaltet. Zwischen die Gate-Elektrode und die Drain-Elektrode des Schaltelementes 210 ist eine Reihenschaltung (Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 51) des Widerstands 215 und der Zener-Diode 216 geschaltet. Die Gate-Elektrode des Schaltelementes 210 ist über den Widerstand 214, das Schaltelement 230 der Spannungsbestimmungsschaltung 23 und das Schaltelement 310 der Reset-Schaltung 30 elektrisch mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden.
Ferner weist die Schutzschaltung 21 eine Spannungsbestimmungsschaltung 23 und die Schutzschaltung 22 eine Spannungsbestimmungsschaltung 24 auf. Die Spannungsbestimmungsschaltungen 23 und 24 weisen einen zueinander gleichen Schaltungsaufbau auf, und somit wird der Schaltungsaufbau der Spannungsbestimmungsschaltung 23 beschrieben, und die Beschreibung das Schaltungsaufbaus der Spannungsbestimmungsschaltung 24 wird wiederum der Kürze halber weggelassen.
Die Spannungsbestimmungsschaltung 23 weist ein Schaltelement 230 und Widerstände 231 und 232 auf. Zwischen den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 und den zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 ist elektrisch eine Reihenschaltung der Widerstände 231 und 232 geschaltet. Das Schaltungselement 230 weist einen N-Kanal-MOSFET auf, der eine Drain-Elektrode, die mit einem ersten Ende des Widerstands 214 verbunden ist, eine Source-Elektrode, die mit der Drain-Elektrode des Schaltelements 310 verbunden ist, und eine Gate-Elektrode aufweist, die an einen Verbindungspunkt des Widerstands 231 und des Widerstands 232 angeschlossen ist. In dem Zustand, in dem die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden ist, ist das Schaltelement 230 eingeschaltet, und in dem Zustand, in dem die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 nicht mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden ist, ist das Schaltelement 230 ausgeschaltet.
Die Reset-Schaltung 30 weist ein Schaltelement 310 auf, das entsprechend einem Oszillationssignal einer Oszillationsschaltung 150 in der Steuerschaltung 15 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Schaltelement 310 weist einen N-Kanal-MOSFET mit einer Drain-Elektrode, die mit den Source-Elektroden der Schaltelemente 230 und 240 verbunden ist, und einer Source-Elektrode auf, die mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden ist. Das Oszillationssignal der Oszillationsschaltung 150 wird in die Gate-Elektrode des Schaltelements 310 eingegeben, und wenn der Signalpegel des Oszillationssignals klein wird, wird das Schaltelement 310 ausgeschaltet.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Schaltung 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn der Schalter 101 in dem Zustand, in dem die Schalter 101 und 102 im Aus-Zustand sind und eine Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist, eingeschaltet wird, dann wird zuerst die Leistungsversorgungsspannung über die parasitäre Diode 211 an die Spannungsumwandlungsschaltung 11 angelegt, und die Spannungsumwandlungsschaltung 11 beginnt zu arbeiten. Wenn festgestellt wird, dass die Leistungsversorgungsspannung nur an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist, steuert die Steuerschaltung 15 ferner die Spannungsumwandlungsschaltung 11 so, dass sie eine Spannung ausgibt, die zum Anschalten des Lichtquellenblocks 2A erforderlich ist, und schaltet das Schaltelement 141 zum Anschalten des Lichtquellenblocks 2A ein. Wenn die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 oder t12 angelegt wird, startet die Oszillationsschaltung 150 der Steuerschaltung 15 ferner einen Oszillationsbetrieb und gibt das Oszillationssignal, das ein Impulssignal einer Rechteckwelle mit einer vorgegebenen Frequenz und einem vorgegebenen Tastverhältnis ist, an die Gate-Elektrode des Schaltelements 310 aus.
Wenn die Leistungsversorgungsspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt wird, wird ferner eine Spannung, die durch die Widerstände 231 und 232, welche diese Leistungsversorgungsspannung teilen, erzeugt wird, an die Gate-Elektrode des Schaltelements 230 angelegt. Hierbei wird ein Teilungsverhältnis der Widerstände 231 und 232 so eingestellt, dass die Spannung, die durch die Widerstände 231 und 232, welche die Leistungsversorgungsspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 teilen, erzeugt wird, eine Schwellenwertspannung des Schaltelements 230 übersteigt. Somit wird das Schaltelement 230 eingeschaltet, wenn die Leistungsversorgungsspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt wird.
In der Schaltungsvorrichtung 1 in 1 wird das Schaltelement 310 vom N-Kanal-MOSFET gebildet, und das Schaltelement 310 wird eingeschaltet, wenn der Spannungspegel des Oszillationssignals, das in die Gate-Elektrode des Schaltelements 310 eingegeben wird, hoch wird. Wenn das Schaltelement 310 eingeschaltet ist, wird die Spannung, die durch die Widerstände 213 und 214, welche eine Eingangsspannung des ersten Eingangsanschlusses t31 teilen, erzeugt wird, an die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt. Hierbei wird das Schaltelement 210 eingeschaltet, wenn eine Spannung der Gate-Elektrode des Schaltelements 210 kleiner als eine Spannung der Source-Elektrode ist und die Differenz der beiden Potentiale gleich einer oder größer als die Schwellenwertspannung ist. Dann beginnt ein Eingangsstrom von dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 aus durch einen Kanalteil zwischen dem Drain und der Source zu fließen, welcher im Vergleich mit der parasitären Diode 211 eine geringe leitende Spannung aufweist.
Zwischen die Gate-Elektrode und die Source-Elektrode des Schaltelements 210 ist eine Zener-Diode 212 geschaltet. Die Zener-Diode 212 leitet, wenn die Leistungsversorgungsspannung, die an den ersten Eingangsanschluss t31 angelegt ist, eine Zener-Spannung der Zener-Diode 212 überschreitet. Demzufolge wird zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des Schaltelements 210 keine Spannung angelegt, die größer als die Zener-Spannung ist. Somit wird dann, wenn als die Zener-Diode 212 ein Bauelement ausgewählt wird, das eine Zener-Spannung aufweist, die kleiner als eine Durchgangsfestigkeitsspannung des Schaltelements 210 ist, an das Schaltelement 210 keine Spannung angelegt, die größer als die Durchgangsfestigkeitsspannung ist. Wenn der obere Grenzwert der Leistungsversorgungsspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 niedrig ist und die Durchgangsfestigkeitsspannung zwischen dem Gate und der Source des Schaltelements 210 nicht überschreitet, kann die Zener-Diode 212 weggelassen werden.
Wenn eine Periode mit einem hohen Pegel des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 150 ausgegeben wird, beendet ist und der Spannungspegel des Oszillationssignals niedrig ist, dann ist das Schaltelement 310 der Reset-Schaltung 30 in einem Aus-Zustand. Ist das Schaltelement 310 im Aus-Zustand, dann ist der Strom, der durch die Widerstände 213 und 214 fließt, annähernd null. Somit ist die Spannung zwischen dem Gate und der Source des Schaltelements 210 annähernd null, und das Schaltelement 210 wird ausgeschaltet. Selbst wenn das Schaltelement 210 ausgeschaltet ist, fließt der Eingangsstrom von dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 aus über die parasitäre Diode 211 weiter durch die Spannungsumwandlungsschaltung 11, und somit wird der Eingangsstrom, der durch die Spannungsumwandlungsschaltung 11 fließt, nicht unterbrochen.
Wird danach der Spannungspegel des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 150 ausgegeben wird, hoch, dann wird das Schaltelement 310 eingeschaltet, und das Schaltelement 210 wird eingeschaltet. Demzufolge fließt der Eingangsstrom von der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 aus über den Kanalteil zwischen dem Drain und der Source des Schaltelements 210 durch die Spannungsumwandlungsschaltung 11.
Wenn der Schalter 102 eingeschaltet ist und die Leistungsversorgungsspannung an dem Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 anliegt, dann führt auch die Schutzschaltung 22 den gleichen Arbeitsgang wie die Schutzschaltung 21 aus, und die Leistungsversorgungsspannung wird über das Schaltelement 220 an die Spannungsumwandlungsschaltung 11 angelegt. Wenn festgestellt wird, dass die Leistungsversorgungsspannung am ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 anliegt, schaltet die Steuerschaltung 15 auch das Schaltelement 142 ein und bewirkt, dass von der Konstantstromschaltung 13 aus der konstante Strom zum Lichtquellenblock 2B fließt, um den Lichtquellenblock 2B anzuschalten.
Als nächstes wird nachfolgend ein Arbeitsgang beschrieben, in dem der Schalter 102 ausgeschaltet wird, um den Lichtquellenblock 2B in dem Zustand abzuschalten, in dem die Schalter 101 und 102 eingeschaltet sind und die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist und die Lichtquellenblöcke 2A und 2B angeschaltet sind. Wenn der Schalter 102 ausgeschaltet wird, während das Schaltelement 310 in einem Ein-Zustand ist und die Schaltelemente 210 und 220 in dem Ein-Zustand sind, arbeitet die Schaltungsvorrichtung 1 so, wie nachstehend beschrieben ist. Da das Schaltelement 220 in dem Ein-Zustand ist, wird die Leistungsversorgungsspannung, die am ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 anliegt, über das Schaltelement 220 an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt, und das Schaltelement 240 der Spannungsbestimmungsschaltung 24 verbleibt im Ein-Zustand. Da das Schaltelement 220 im Ein-Zustand verbleibt und der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t12 hoch wird, stellt die Steuerschaltung 15 dementsprechend nicht fest, dass der Schalter 102 ausgeschaltet ist, und sie fährt fort, den Lichtquellenblock 2B anzuschalten.
Wenn der Zeitabschnitt mit einem hohen Pegel des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 150 ausgegeben wird, endet und der Spannungspegel des Oszillationssignals niedrig wird, dann wird das Schaltelement 310 der Reset-Schaltung 30 ausgeschaltet. Ist das Schaltelement 310 ausgeschaltet, dann ist die Spannung zwischen dem Gate und der Source eines jeden von den Schaltelementen 210 und 220 annähernd null, und dann werden die Schaltelemente 210 und 220 ausgeschaltet. Wenn das Schaltelement 220 ausgeschaltet sind, dann wird die Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt, und somit wird der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t12 verringert und das Schaltelement 240 ausgeschaltet. Wenn das Schaltelement 240 ausgeschaltet ist, dann wird die Leistungsversorgungsspannung selbst dann nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt, wenn der Spannungspegel des von der Oszillationsschaltung 150 ausgegebenen Oszillationssignals hoch und das Schaltelement 310 eingeschaltet ist, und somit bleibt das Schaltelement 220 in einem Aus-Zustand. Auch der Spannungspegel des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 ist annähernd null, und die Steuerschaltung 15 kann feststellen, dass die Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist, und somit schaltet die Steuerschaltung 15 den Lichtquellenblock 2B ab. Es ist zu beachten, dass selbst dann, wenn das Schaltelement 210 zeitweilig ausgeschaltet ist, die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist und somit der Strom weiter über die parasitäre Diode 211 fließt und der Lichtquellenblock 2A im An-Zustand verbleibt.
Da die Reset-Schaltung 30, wie oben beschrieben wurde, den Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten der Schaltelemente 210 und 220 periodisch ausführt, kann die Steuerschaltung 15 sicher bestimmen, ob die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist oder nicht. Wenn die Leistungsversorgungsspannung nicht an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt ist, dann kann die Steuerschaltung 15 somit sicher die zugehörigen Lichtquellenblöcke 2A und 2B abschalten.
Es ist zu beachten, dass eine Verzögerungszeit auftritt, die einer Zeit entspricht, wenn eine Oszillationsausgabe der Oszillationsschaltung 150 von hoch auf niedrig schaltet, bevor die Steuerschaltung 15 den Zustand feststellt, in dem die Eingangsspannung nicht an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt ist. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Oszillationszyklus der Oszillationsschaltung 150 ungefähr auf einige Millisekunden bis zu einigen zehn Millisekunden eingestellt ist, ist dieses Ausmaß der Verzögerungszeit im Ausleuchtungsfall selbst dann kein praktisches Problem, wenn das Abschalten verzögert wird.
Ferner kann die Frequenz des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 150 ausgegeben wird, entsprechend dem Maximalwert der Verzögerungszeit eingestellt werden, die erlaubt ist, bevor der Zustand bestimmt wird, in dem die Leistungsversorgungsspannung nicht an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt ist. Auch wenn die Periode des Oszillationssignals mit einem hohen Pegel länger als seine Periode mit einem niedrigen Pegel ist, sind die Einschaltzeiten der Schaltelemente 210 und 220 länger als ihre Ausschaltzeiten, die Zeit mit einem Stromfluss durch die parasitären Dioden 211 und 221 ist kurz, und somit ist es hinsichtlich einer Verringerung des Schaltungsverlustes vorzuziehen. Die Niedrigpegel-Periode des von der Oszillationsschaltung 150 ausgegebenen Oszillationssignals wird vorzugsweise auf eine längere Periode eingestellt als eine Periode, die von einem Zeitpunkt aus, in dem das Oszillationssignal von hoch auf niedrig schaltet, bis zu einem Zeitpunkt benötigt wird, in dem die Schaltelemente 210 und 220 der Schutzschaltungen 21 und 22 ausgeschaltet werden. Jedoch fließt in einer Periode, in der das von der Oszillationsschaltung 150 ausgegebene Oszillationssignal niedrig ist, ein Strom durch die parasitären Dioden 211 und 221. Somit ist es vorteilhaft, die Periode, in der das Oszillationssignal niedrig ist, auf eine angemessen kurze Periode einzustellen, um den Verlust in den Schutzschaltungen 21 und 22 zu verringern.
Wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 an die Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen ist, sind die Spannungen der Gate-Elektrode der Schaltelemente 210 und 220 auch die gleichen wie die Spannungen der Source-Elektrode, und somit werden die Schaltelemente 210 und 220 nicht eingeschaltet. Auch die parasitären Dioden 211 und 221 der Schaltelemente 210 und 220 liegen in einer Umkehrrichtung, und somit werden die parasitären Dioden 211 und 221 nicht eingeschaltet. Dementsprechend bewirken die Schutzschaltungen 21 und 22 dann, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit einer umgekehrten Polarität angeschlossen wird, dass der Eingangsstrom nicht durch die Spannungsumwandlungsschaltung 11 fließt, und schützen die Spannungsumwandlungsschaltung 11.
Im Übrigen sind in den Schutzschaltungen 21 und 22 zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 die Zener-Dioden 216 und 226 so angeordnet, dass die Kathoden mit den Gate-Elektroden verbunden sind. Wird die Stoßspannung, welche die Durchgangsfestigkeitsspannung überschreitet, zwischen dem Drain und der Source des Schaltelements 210 in einer Umkehrrichtung angelegt, dann wird die Zener-Diode 216 der Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 51 eingeschaltet, und der Strom fließt über die Widerstände 213 und 215. Wird die Stoßspannung, welche die Durchgangsfestigkeitsspannung überschreitet, zwischen dem Drain und der Source des Schaltelements 220 in einer Umkehrrichtung angelegt, dann wird die Zener-Diode 226 der Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 52 eingeschaltet, und der Strom fließt über die Widerstände 223 und 225. Auch wenn die Spannung über dem Widerstand 213 einen Schwellenwert des Schaltelements 210 überschreitet, wird das Schaltelement 210 eingeschaltet. Wenn die Spannung über dem Widerstand 223 den Schwellenwert des Schaltelements 220 überschreitet, dann wird das Schaltelement 220 eingeschaltet. Wenn die Rückwärtsspannung, die an der Lastschaltung 10 angelegt ist, für eine kurze Zeit, so z. B. als eine Stoßspannung, angelegt wird, ist es demzufolge möglich, das Schaltelement 210 selbst dann zu schützen, wenn die Stoßspannung, welche die Durchgangsfestigkeitsspannung überschreitet, zwischen dem Drain und der Source des Schaltelements 210 in einer Umkehrrichtung angelegt wird, und es ist möglich, das Schaltelement 220 selbst dann zu schützen, wenn die Stoßspannung, welche die Durchgangsfestigkeitsspannung überschreitet, zwischen dem Drain und der Source des Schaltelements 220 in einer Umkehrrichtung angelegt wird. Somit ist es möglich, ein Bauelement zu verwenden, das eine niedrigere Durchgangsfestigkeitsspannung als die Schaltelemente 210 und 220 aufweist, und eine Spannung des Ein-Zustands kann mittels der verminderten Durchgangsfestigkeitsspannungen der Schaltelemente 210 und 220 verringert werden, und dann ist es möglich, den Verlust der Schaltelemente 210 und 220 herabzusetzen.
Wenn das Schaltelement 210 eingeschaltet ist, genügt die Rückwärtsspannung Vx der nachfolgenden Formel (1), wobei zum Beispiel Vz1 die Zener-Spannung der Zener-Diode 216 darstellt, Vth1 die Schwellenwertspannung des Schaltelements 210 darstellt, R213, R214 und R215 die Widerstandswerte der jeweiligen Widerstände 213, 214 und 215 sind.
[Formel 1]

Vx = Vz1 + Vth1 × (1 + R215 × R213 + R214 / R213 × R214) (1)

Es ist zu beachten, dass die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltungen 51 und 52 in den Schutzschaltungen 21 und 22 nicht erforderlich sind, wenn die Rückwärtsspannung einschließlich der Stoßspannung die Durchgangsfestigkeitsspannungen der Schaltelemente 210 und 220 nicht überschreitet. Auch dann, wenn zwischen die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 und den zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 Bauelemente zum Unterdrücken der Stoßspannung geschaltet sind, sodass die Rückwärtsspannung die Durchgangsfestigkeitsspannungen der Schaltelemente 210 und 220 nicht überschreitet, sind die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltungen 51 und 52 in den Schutzschaltungen 21 und 22 nicht erforderlich.
Zwischen das Gate und die Source eines jeden der Schaltelemente 210 und 220 kann ein Kondensator geschaltet werden, sodass die Schaltelemente 210 und 220 nicht felerhafterweise durch Rauschen oder dergleichen ausgeschaltet werden. Wenn jedoch der Kondensator zwischen das Gate und die Source eines jeden der Schaltelemente 210 und 220 geschaltet ist, dann kommt es zu einer langen Verzögerungszeit, bis die Schaltelemente 210 und 220 ausgeschaltet sind, und dementsprechend ist es erforderlich, dass eine Niedrigpegel-Periode des von der Oszillationsschaltung 150 ausgegebenen Oszillationssignals lang ist.
Im Übrigen schaltet die Reset-Schaltung 30 der vorliegenden Ausführungsform die Schaltelemente 210 und 220 zwangsweise aus, indem der Stromfluss über den Widerstand, der zwischen das Gate und die Source eines jeden der Schaltelemente 210 und 220 geschaltet ist, unterbrochen wird. Die Reset-Schaltung 30 ist nicht auf die obige Schaltungsstruktur beschränkt.
2 zeigt eine weitere Schaltungsstruktur der Reset-Schaltung 30. Es ist zu beachten, dass die Struktur abgesehen von der Reset-Schaltung 30 die gleiche wie die Schaltung ist, die in 1 dargestellt ist. Somit wird eine weitere Beschreibung gleicher Komponenten der Kürze halber weggelassen.
Die in 2 dargestellte Reset-Schaltung 30 weist ein Schaltelement 311 und ein Schaltelement 312 auf. Das Schaltelement 311 wird gemäß dem Oszillationssignal aus der Oszillationsschaltung 151 der Steuerschaltung 15 ein- oder ausgeschaltet. Das Schaltelement 312 wird gemäß dem Oszillationssignal aus der Oszillationsschaltung 152 der Steuerschaltung 15 ein- oder ausgeschaltet.
Jedes von den Schaltelementen 311 und 312 ist zum Beispiel ein N-Kanal-MOSFET. Eine Drain-Elektrode des Schaltelements 311 ist elektrisch mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 230 verbunden, und eine Source-Elektrode des Schaltelements 311 ist elektrisch mit der Source-Elektrode des Schaltelements 230 verbunden. Ein Oszillationssignal, das eine Rechteckwelle aufweist und das von der Oszillationsschaltung 151 ausgegeben wird, wird in eine Gate-Elektrode des Schaltelements 311 eingegeben. Wenn der Signalpegel des Oszillationssignals hoch wird, dann wird das Schaltelement 311 eingeschaltet, und wenn der Signalpegel des Oszillationssignals niedrig wird, dann wird das Schaltelement 311 ausgeschaltet.
Ebenso ist die Drain-Elektrode des Schaltelements 312 elektrisch mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 240 verbunden, und die Source-Elektrode des Schaltelements 312 ist elektrisch mit der Source des Schaltelements 240 verbunden. Das Oszillationssignal, das eine Rechteckwelle aufweist und das von der Oszillationsschaltung 152 ausgegeben wird, wird in die Gate-Elektrode des Schaltelements 312 eingegeben. Das Schaltelement 312 wird eingeschaltet, wenn der Signalpegel des Oszillationssignals hoch wird, und das Schaltelement 312 wird ausgeschaltet, wenn der Signalpegel des Oszillationssignals niedrig wird
Hierbei ist das Oszillationssignal, das von den Oszillationsschaltungen 151 und 152 ausgegeben wird, ein Signal, in dem ein Verhältnis zwischen der Hochpegelperiode und der Niedrigpegelperiode umgekehrt gegenüber dem des Oszillationssignals ist, das von der Oszillationsschaltung 150 der Schaltungsvorrichtung 1 in 1 ausgegeben wird.
Darüber hinaus kann die Frequenz des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 151 ausgegeben wird, entsprechend dem Maximalwert der Verzögerungszeitperiode eingestellt werden, der erlaubt ist, bevor der Zustand erkannt wird, in dem die Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist. Eine Frequenz des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 152 ausgegeben wird, kann entsprechend dem Maximalwert der Verzögerungszeitperiode eingestellt werden, der erlaubt ist, bevor der Zustand erkannt wird, in dem die Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt ist. Wenn die Periode des Oszillationssignals mit einem niedrigen Pegel länger als seine Periode mit einem hohen Pegel ist, dann ist auch die Einschaltperiode des Schaltelements 210 länger als seine Ausschaltperiode, und die Zeitperiode ist kurz, während derer der Strom durch die parasitäre Diode 211 fließt, und es ist vorzugsweise in dem Punkt, in dem der Schaltkreisverlust verringert ist. Wenn die Periode des Oszillationssignals mit einem niedrigen Pegel länger als seine Periode mit einem hohen Pegel ist, dann ist auch die Einschaltperiode des Schaltelements 220 länger als seine Ausschaltperiode und die Zeitperiode kurz, während derer der Strom durch die parasitäre Diode 221 fließt, und es ist vorzugsweise in dem Punkt, in dem der Schaltkreisverlust verringert ist. Die Niedrigpegel-Periode des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 151 ausgegeben wird, wird vorzugsweise auf eine Periode eingestellt, die länger als eine Periode ist, die von einem Zeitpunkt aus, in dem das Oszillationssignal von hoch auf niedrig schaltet, bis zu einem Zeitpunkt erforderlich ist, in dem das Schaltelement 210 der Schutzschaltung 21 ausgeschaltet wird. Die Niedrigpegel-Periode des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 152 ausgegeben wird, wird vorzugsweise auf eine Periode eingestellt, die länger als eine Periode ist, die von einem Zeitpunkt aus, in dem das Oszillationssignal von hoch auf niedrig schaltet, bis zu einem Zeitpunkt erforderlich ist, in dem das Schaltelement 220 der Schutzschaltung 22 ausgeschaltet wird. Jedoch fließt in der Hochpegelperiode des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 151 ausgegeben wird, der Strom durch die parasitäre Diode 211. Somit ist vorzuziehen, dass die Hochpegelperiode des Oszillationssignals auf eine angemessen kurze Zeit eingestellt wird, um den Verlust der Schutzschaltung 21 zu verringern. In der Hochpegelperiode des Oszillationssignals, das von der Oszillationsschaltung 152 ausgegeben wird, fließt der Strom durch die parasitäre Diode 221. Somit ist vorzuziehen, dass die Hochpegelperiode des Oszillationssignals auf eine angemessen kurze Zeit eingestellt wird, um den Verlust der Schutzschaltung 22 zu verringern.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Steuerschaltung 15 die Oszillationsschaltungen 151 und 152. Die Oszillationsschaltung 151 gehört zu der Schutzschaltung 21 und legt die Zeitvorgabe für das periodische Ausschalten des Schaltelements 210 der Schutzschaltung 21 fest. Die Oszillationsschaltung 152 gehört zu der Schutzschaltung 22 und legt die Zeitvorgaben für das periodische Ausschalten des Schaltelements 220 der Schutzschaltung 22 fest. Hierbei wird die Phase des Oszillationssignals, das eine Rechteckwelle aufweist und von der Oszillationsschaltung 151 ausgegeben wird, vorzugsweise gegenüber der Phase des Oszillationssignals, das eine Rechteckwelle aufweist und von der Oszillationsschaltung 152 ausgegeben wird, so verschoben, dass sich die Ausschaltperioden der Schaltelemente 210 und 220 voneinander unterscheiden. Dementsprechend werden die Schaltelemente 210 und 220 nicht mit den gleichen Zeitvorgaben ausgeschaltet, und wenn eines der Schaltelemente 210 und 220 ausgeschaltet ist, fließt der Eingangsstrom durch das andere Schaltelement, das in einem Ein-Zustand ist. Somit wird die Zeitperiode vermindert, während derer der Strom durch die parasitären Dioden 211 und 221 der Schaltelemente 210 und 220 fließt, und dann kann der Verlust der Schaltvorrichtung 1 verringert werden.
Wenn das Schaltelement 210 durch das Oszillationssignal, das von der Oszillationsschaltung 151 eingegeben wird, ausgeschaltet wird, fließt der Eingangsstrom im Übrigen durch die parasitäre Diode des Schaltelements 210, welches der MOSFET ist, und dann wird der Verlust vergrößert, obwohl es sich um einen kurzen Zeitraum handelt. Wenn das Schaltelement 220 durch das Oszillationssignal, das von der Oszillationsschaltung 152 eingegeben wird, ausgeschaltet wird, fließt der Eingangsstrom durch die parasitäre Diode des Schaltelements 220, welches der MOSFET ist, und dann wird der Verlust vergrößert, obwohl es sich um einen kurzen Zeitraum handelt.
Die Spannungsbestimmungsschaltung 23 bestimmt, ob die Leistungsversorgungsspannung an den zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist oder nicht. Die Spannungsbestimmungsschaltung 24 bestimmt, ob die Leistungsversorgungsspannung an den zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt ist oder nicht. Somit kann die Steuerschaltung 15 bestimmen, ob die Leistungsversorgungsspannung an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist oder nicht, indem das Potential an dem Verbindungspunkt der Widerstände 231 und 232 überwacht wird. Die Steuerschaltung 15 kann bestimmen, ob die Leistungsversorgungsspannung an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt ist oder nicht, indem das Potential an dem Verbindungspunkt der Widerstände 241 und 242 überwacht wird. Wenn dann festgestellt wird, dass die Leistungsversorgungsspannung nur an einem von den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist, kann die Steuerschaltung 15 die Oszillationsvorgänge der Oszillationsschaltungen 151 und 152 stoppen. Wenn die Oszillationsschaltungen 151 und 152 die Oszillationsvorgänge stoppen, dann beendet die Reset-Schaltung 30 einen Reset-Vorgang für das zwangsweise Ausschalten der Schaltelemente 210 und 220. Wenn die Leistungsversorgungsspannung nur an einen von den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist, wird der Zustand, in dem die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist, sicher ermittelt, und dann ist es möglich, den Schaltungsverlust zu verringern, der durch Ausführen des Reset-Vorgangs erzeugt wird, indem der Reset-Vorgang beendet wird.
In der Schaltungsvorrichtung 1, in welcher das Schaltbild in 1 und 2 dargestellt ist, weist die Steuerschaltung 15 auch die Oszillationsschaltungen 150, 151 und 152 auf. Die Oszillationsschaltungen 150, 151 und 152 legen die Zeitvorgaben für das periodische Ausschalten der Schaltelemente 210 und 220 fest. Jedoch kann jede der Schutzschaltungen 21 und 22 die Oszillationsschaltungen aufweisen.
Wie in 3 dargestellt ist, kann zum Beispiel jede der Schutzschaltungen 21 und 22 die Oszillationsschaltungen 35 und 36 aufweisen, welche die Zeitvorgabe für das periodische Ausschalten der Schaltelemente 210 und 220 festlegen.
Die Oszillationsschaltung 35 ist eine astabile Multivibratorschaltung, welche die Transistoren 351 und 352, die Widerstände 353 und 355 und die Kondensatoren 354 und 356 umfasst. Das Impulssignal, das von der Oszillationsschaltung 35 ausgegeben wird, wird in die Gate-Elektrode des Schaltelements 230 eingegeben. In diesem Fall wird die Ausschaltperiode des Schaltelements 230 auf Basis des Widerstands 355 und des Kondensators 356 festgelegt, und die Einschaltperiode des Schaltelements 230 wird auf Basis des Widerstands 353 und des Kondensators 354 festgelegt. Es ist zu beachten, dass die Oszillationsschaltung 35 nicht auf die in dem Schaltbild dargestellte astabile Multivibratorschaltung beschränkt ist und eine andere Oszillationsschaltung sein kann. Die Oszillationsschaltung 36 weist den gleichen Schaltungsaufbau wie die Oszillationsschaltung 35 auf, und die Beschreibung der Oszillationsschaltung 36 wird weggelassen.
Die Oszillationsschaltung 35 bezieht eine für den Betrieb erforderliche Spannung aus der Leistungsversorgungsspannung, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt ist, der mit der Schutzschaltung 21 verbunden ist. Die Oszillationsschaltung 36 bezieht eine für den Betrieb erforderliche Spannung aus der Leistungsversorgungsspannung, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 angelegt ist, der mit der Schutzschaltung 22 verbunden ist. Das heißt, wenn die Leistungsversorgungsspannung nicht an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist, führen die Oszillationsschaltungen 35 und 36 die Oszillationsvorgänge nicht aus, und die Signalpegel der Ausgangssignale der Oszillationsschaltungen 35 und 36 sind niedrig. Dementsprechend sind die Schaltelemente 230 und 240 ausgeschaltet und die Schaltelemente 210 und 220 eingeschaltet.
Wird die Leistungsversorgungsspannung von der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 aus an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt, dann starten die Oszillationsschaltungen 35 und 36 die Oszillationsvorgänge, die Schaltelemente 230 und 240 werden periodisch ausgeschaltet, und dementsprechend werden die Schaltelemente 210 und 220 periodisch ausgeschaltet.
Wenn in dem Zustand, indem die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist, das Anlegen der Leistungsversorgungsspannung an einen von den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 beendet wird, kann somit das Schaltelement 210 oder 220 ausgeschaltet werden, welches mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss verbunden ist, an den die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist. Somit kann die Steuerschaltung 15 sicher ermitteln, dass aufgehört wurde, die Leistungsversorgungsspannung an einen von den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 anzulegen.
Wie oben beschrieben wurde, weist die Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12, den zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21, die Lastschaltung 10, die mehreren Schutzschaltungen 21 und 22 und die Reset-Schaltung 30 auf. Die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 sind mit der ersten von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 (in der vorliegenden Ausführungsform mit der positiven Elektrode) verbunden. Der zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 ist mit der zweiten von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 (in der vorliegenden Ausführungsform mit der negativen Elektrode) verbunden. Die Lastschaltung 10 weist den ersten Eingangsanschluss t31 und den zweiten Eingangsanschluss t32 auf. Der erste Eingangsanschluss t31 ist elektrisch mit den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 in dem Zustand verbunden, in dem die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 zueinander parallel geschaltet sind. Der zweite Eingangsanschluss t32 ist elektrisch mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden. Die mehreren Schutzschaltungen 21 und 22 sind jeweils zwischen den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 und dem ersten Eingangsanschluss t31 angeordnet. Jede von den mehreren Schutzschaltungen 21 und 22 weist das Schaltelement 210 (220) und das Gleichrichterelement (die parasitäre Diode 211 (221)) auf. Das Schaltelement 210 (220) ist zwischen den zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 (t12) und den ersten Eingangsanschluss t31 geschaltet. Das Schaltelement 210 (220) wird eingeschaltet, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit einer normalen Polarität mit dem zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 (t12) verbunden wird. Das Gleichrichterelement (die parasitäre Diode 211 (221)) ist parallel zum Schaltelement 210 (220) in die Richtung geschaltet, in welcher der Strom, der eine normale Polarität aufweist, zwischen dem zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 (t12) und dem ersten Eingangsanschluss t31 fließen kann. Die Reset-Schaltung 30 ist eingerichtet, periodisch den Reset-Vorgang zum zeitweisen Ausschalten des Schaltelements 210 (220) einer jeden von den mehreren Schutzschaltungen 21 und 22 auszuführen.
Die Schutzschaltungen 21 und 22 werden jeweils von den Schaltelementen 210 und 220 und den Gleichrichterelementen gebildet, und die Schaltelemente 210 und 220 werden eingeschaltet, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 mit einer normalen Polarität mit den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 verbunden wird. Somit kann die verlustarme Schutzschaltung verwirklicht werden. Da die Reset-Schaltung 30 die Schaltelemente 210 und 220 periodisch ausschaltet, kann auch die Möglichkeit eingeschränkt werden, dass das Schaltelement 210 oder 220 weiterhin in dem Ein-Zustand verbleibt, das mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 oder t12 verbunden ist, an den die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist. Somit ist es möglich, mit Sicherheit festzustellen, ob die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist oder nicht, indem das Schaltelement 210 oder 220 ausgeschaltet wird, das mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 oder t12 verbunden ist, an den die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist.
Auch in der Lichtquellen-Beleuchtungsschaltung von Dokument 1 erfolgt die Leistungsversorgung von einem von dem ersten und zweiten Anschluss aus. Andererseits kann die elektrische Leistung in der Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen aus zugeführt werden, und dementsprechend ist es möglich, den momentanen Wert des Stromes, der durch jeden ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss fließt, zu verringern.
In der Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform können die mehreren Schutzschaltungen 21 und 22 jeweils die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltungen 51 und 52 aufweisen. Wird die Rückwärtsspannung, die größer als die Schwellenwertspannung ist, an das Schaltelement 210 (220) der Schutzschaltung 21 (22) angelegt, dann schaltet die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 51 (52) das Schaltelement 210 (220) ein.
Somit kann auch die Möglichkeit eingeschränkt werden, dass die Rückwärtsspannung, die größer als die Schwellenspannung ist, an die Schaltelemente 210 und 220 angelegt wird, und dann können Bauelemente mit einer niedrigen Durchgangsfestigkeitsspannung als die Schaltelemente 210 und 220 verwendet werden.
In der Schaltvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann die Reset-Schaltung 30 den Reset-Vorgang beenden, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 nur mit einem von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 verbunden ist.
Wenn die Reset-Schaltung 30 den Reset-Vorgang ausführt, dann wird das Schaltelement zeitweilig ausgeschaltet, und der Strom fließt durch das Gleichrichterelement (die parasitäre Diode 211 oder 221), die parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist, und dementsprechend wird der Verlust erhöht. In dem Fall, in dem die Leistungsversorgungsspannung nur an einen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss angelegt ist, wird(werden) das(die) Schaltelement(e) einer jeden Schutzschaltung, an welche die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist, ausgeschaltet, wenn die Leistungsversorgungsspannung nicht an dem(den) verbleibenden ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss(anschlüssen) angelegt ist, und dementsprechend ist es nicht erforderlich, den Reset-Vorgang periodisch auszuführen. Somit ist es möglich, den Verlust der Schaltungsvorrichtung 1 zu verringern, indem der Reset-Vorgang beendet wird.
Die Reset-Schaltung 30 kann auch die Zeitvorgaben für das Ausschalten von mindestens zwei Schaltelementen (einschließlich eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements) von den mehreren Schaltelementen 210 und 220 gegeneinander verschieben. Wenn das erste Schaltelement zwangsweise ausgeschaltet wird, fließt der Eingangsstrom somit stärker durch das zweite Schaltelement, das nicht ausgeschaltet ist, als durch das Gleichrichterelement, das parallel zu dem ausgeschalteten ersten Schaltelement geschaltet ist. Somit fließt der Eingangsstrom durch das Schaltelement, das einen niedrigeren Verlust als der vom Gleichrichterelement aufweist, und dementsprechend ist es möglich, den Verlust der Schaltungsvorrichtung 1 zu verringern.
Die Reset-Schaltung 30 kann auch die mehreren Oszillationsschaltungen 151 und 152 aufweisen, die jeweils zu den mehreren Schaltelementen 210 und 220 gehören. Die Reset-Schaltung 30 führen periodisch den Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten des zugehörigen Schaltelements 210 (220) entsprechend dem Oszillationssignal aus, das von jeder von den mehreren Oszillationsschaltungen 151 und 152 ausgegeben wird. Dann kann jede von den mehreren Oszillationsschaltungen 151 und 152 den Oszillationsvorgang stoppen, während das Oszillationssignal für das Ausschalten des zugehörigen Schaltelements 210 (220) ausgegeben wird, wenn die Leistungsversorgungsspannung, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 (t12) angelegt ist, mit dem das zugehörige Schaltelement 210 (220) verbunden ist, gleich oder kleiner als die minimale Betriebsspannung ist. Somit kann der Leistungsverbrauch verringert werden, indem die Oszillationsschaltung gestoppt wird, die zu dem Schaltelement gehört, das mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss verbunden ist, an welches die Leistungsversorgungsspannung nicht angelegt ist.
Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform die Schaltungsvorrichtung 1, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, und ein Gehäuse auf, das die Schaltungsvorrichtung 1 aufnimmt, und die Lastschaltung 10 der Schaltungsvorrichtung 1 weist die Spannungsumwandlungsschaltung 11 auf, die der Lichtquelle (den Lichtquellenblöcken 2A und 2B) die elektrische Leistung zuführt, um die Lichtquelle anzuschalten.
Somit ist es möglich, die Beleuchtungsvorrichtung 4 zu schaffen, welche die verlustarmen Schutzschaltungen 21 und 22 aufweist, die einen Verpolungsschutz der Gleichstrom-Leistungsversorgung liefern. Es ist auch möglich, die Beleuchtungsvorrichtung 4 zu schaffen, die sicher bestimmen kann, ob die Leistungsversorgungsspannung an die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt oder nicht angelegt ist.
(Ausführungsform 2)
4 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung 4, die eine Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 aufweist. Es ist zu beachten, dass die Schaltungsanordnungen abgesehen von einer Spannungsumwandlungsschaltung 11, einer Steuerschaltung 15, Schutzschaltungen 21 und 22 und einem Hilfsstromkreis 41 die gleichen sind wie diejenigen von der Schaltungsvorrichtung 1 der Ausführungsform 1. Somit wird die weitere Beschreibung der gleichen Komponenten der Kürze halber weggelassen.
Die Spannungsumwandlungsschaltung 11 ist eine Schaltnetzteil-Schaltung, wie z. B. ein Sperrwandler, und sie weist einen Kondensator 111, einen Transformator 112, ein Schaltelement 113, eine Diode 114 und einen Kondensator 115 auf. Der Kondensator 111 ist elektrisch zwischen einen ersten Eingangsanschluss t31 und einen zweiten Eingangsanschluss t32 geschaltet. Eine Primärwicklung des Transformators 112 und das Schaltelement 113 sind miteinander in Reihe zwischen die beiden Enden des Kondensators 111 geschaltet. Das Schaltelement 113 weist einen N-Kanal-MOSFET auf, und eine Drain-Elektrode des Schaltelements 113 ist mit einem ersten Ende der Primärwicklung des Transformators 112 verbunden, und eine Source-Elektrode des Schaltelements 113 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss t32 verbunden. Ferner ist eine Kathode der Diode 114 mit einem ersten Ende einer Sekundärwicklung des Transformators 112 verbunden, und der Kondensator 115 ist zwischen eine Anode der Diode 114 und ein zweites Ende der Sekundärwicklung des Transformators 112 geschaltet. Dann sind beide Enden des Kondensators 115 jeweils mit den Ausgangsanschlüssen der Spannungsumwandlungsschaltung 11 verbunden. Das PWM-Signal wird von der Steuerschaltung 15 aus in eine Gate-Elektrode des Schaltelements 113 eingegeben, und die Gleichspannung, in welche die Eingangsspannung umgewandelt wurde, entsteht mittels des Schaltelements 113, das entsprechend dem PWM-Signal schaltet.
Die Steuerschaltung 15 weist eine Oszillationsschaltung 150, Komparatoren 153 und 154, NAND-Gatter 155 und 156 und eine Referenzspannungsquelle 157 auf. Der Komparator 153 vergleicht eine Eingangsspannung des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 in der Größenordnung mit einer Referenzspannung, die von der Referenzspannungsquelle 157 ausgegeben wird. Der Komparator 154 vergleicht eine Eingangsspannung des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t12 in der Größenordnung mit einer Referenzspannung, die von der Referenzspannungsquelle 157 ausgegeben wird. Ein Oszillationssignal (Impulssignal, das eine Rechteckwelle aufweist) der Oszillationsschaltung 150 und ein Ausgangssignal des Komparators 153 werden in das NAND-Gatter 155 eingegeben, und eine Ausgabe des NAND-Gatters 155 wird in die Gate-Elektrode des Schaltelements 313 eingegeben. Das Oszillationssignal der Oszillationsschaltung 150 und ein Ausgangssignal des Komparators 154 werden in das NAND-Gatter 156 eingegeben, und eine Ausgabe des NAND-Gatters 156 wird in die Gate-Elektrode des Schaltelements 314 eingegeben. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 153 High wird, schaltet die Steuerschaltung 15 ferner das Schaltelement 141 ein, um den Lichtquellenblock 2A anzuschalten. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 154 High wird, schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 142 ein, um den Lichtquellenblock 2B anzuschalten. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 153 Low wird, schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 141 aus, um den Lichtquellenblock 2A auszuschalten. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 154 Low wird, schaltet die Steuerschaltung 15 das Schaltelement 142 aus, um den Lichtquellenblock 2B auszuschalten.
Obwohl in der Ausführungsform 1 die Schaltelemente 210 und 220 der Schutzschaltungen 21 und 22 die P-Kanal-MOSFETs sind, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Schaltelemente 210 und 220 der Schutzschaltungen 21 und 22 die N-Kanal-MOSFETs.
Die Polarität der parasitären Diode des N-Kanal-MOSFET ist im Vergleich zur Polarität der parasitären Diode des P-Kanal-MOSFET in der Richtung umgekehrt. Somit sind Source-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 mit den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 verbunden, und die Drain-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 sind mit dem ersten Eingangsanschluss t31 verbunden.
Eine Anode der Zener-Diode 212 ist mit der Source-Elektrode des Schaltelements 210 verbunden, und eine Kathode der Zener-Diode 212 ist mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 210 verbunden. Eine Anode der Zener-Diode 216 ist mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 210 verbunden. Eine Kathode der Diode 218 ist über den Widerstand 215 mit der Kathode der Zener-Diode 216 verbunden, und eine Anode der Diode 218 ist mit der Drain-Elektrode des Schaltelements 210 verbunden. Ferner ist die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 über den Widerstand 217 mit der Drain-Elektrode des Schaltelements 313 verbunden, und die Source-Elektrode des Schaltelements 313 ist mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden.
Ebenso ist die Anode der Zener-Diode 222 ist mit der Source-Elektrode des Schaltelements 220 verbunden, und die Kathode der Zener-Diode 222 ist mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 220 verbunden. Die Anode der Zener-Diode 226 ist mit der Gate-Elektrode des Schaltelements 220 verbunden. Die Kathode der Diode 218 ist über den Widerstand 225 mit der Kathode der Zener-Diode 226 verbunden, und die Anode der Diode 228 ist mit der Drain-Elektrode des Schaltelements 220 verbunden. Ferner ist die Gate-Elektrode des Schaltelements 220 über den Widerstand 227 mit der Drain-Elektrode des Schaltelements 314 verbunden, und die Source-Elektrode des Schaltelements 314 ist mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden.
Der Hilfsstromkreis 41 weist eine Diode 411 und einen Kondensator 412 auf. Die Diode 411 weist eine Anode auf, die mit einem Verbindungspunkt der Primärwicklung des Transformators 112 und des Schaltelements 113 verbunden ist. Der Kondensator 412 ist zwischen eine Kathode der Diode 411 und den zweiten Eingangsanschluss t32 geschaltet. Die ersten Enden der Widerstände 413 und 414 sind mit einem Verbindungspunkt der Diode 411 und des Kondensators 412 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands 413 ist über den Widerstand 217 mit einem Gate des Schaltelements 210 verbunden, und ein zweites Ende des Widerstands 414 ist über den Widerstand 227 mit einem Gate des Schaltelements 220 verbunden. Der Hilfsstromkreis 41 richtet mit den Dioden 411 eine höhere Spannung als die Leistungsversorgungsspannung gleich, die bei einem Schaltvorgang der Spannungsumwandlungsschaltung 11 am Schaltelement 113 auftritt, und glättet dann die gleichgerichtete Spannung mit dem Kondensator 412. Dann wird die Spannung über dem Kondensator 412 mittels der Widerstände 413 und 217 an eine Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt und mittels der Widerstände 414 und 227 an eine Gate-Elektrode des Schaltelements 220 angelegt.
Hierbei ist es zum Einschalten der Schaltelemente 210 und 220 erforderlich, dass eine Spannung an die Gate-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 angelegt wird, die um eine Schwellenwertspannung höher als die von den Source-Elektroden ist. Selbst wenn die Spannungsumwandlungsschaltung 11 den Schaltvorgang ausführt, gibt der Hilfsstromkreis 41 die höhere Spannung als die Leistungsversorgungsspannung aus, und indem diese Spannung als die Ansteuerspannungen für die Schaltelemente 210 und 220 verwendet wird, ist es möglich, die Schaltelemente 210 und 220 sicher anzusteuern.
Wenn der Schalter 101 in einem Aus-Zustand ist, dann ist in der Schaltungsvorrichtung 1 in 4 eine Spannung des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 niedriger als die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 157, und ein Spannungspegel des Ausgangssignals des Komparators 153 ist niedrig und eine Ausgabe des NAND-Gatters 155 High. In diesem Fall wird das Schaltelement 313 eingeschaltet, und eine Hilfsstromkreisspannung, die durch den Hilfsstromkreis 41 angelegt wird, wird nicht an die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt, und eine Spannung zwischen dem Gate und der Source des Schaltelements 210 ist annähernd null, und dann wird das Schaltelement 210 ausgeschaltet.
Wird der Schalter 101 eingeschaltet und ist die Spannung des ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 höher als die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle 157, dann wird ein Spannungspegel eines Ausgangssignals des Komparators 153 hoch. Von dem NAND-Gatter 155 wird ein Inversionssignal ausgegeben. Das High/Low des Inversionssignals ist umgekehrt gegenüber dem vom Oszillationssignal der Oszillationsschaltung 150. Die Ein/Aus-Zustände des Schaltelements 313 werden entsprechend dem Inversionssignal geschaltet. Wenn das Schaltelement 313 eingeschaltet wird, dann wird das Schaltelement 210 ausgeschaltet. Wenn andererseits das Schaltelement 313 eingeschaltet wird, dann wird die Ausgangsspannung des Hilfsstromkreises 41 über die Widerstände 413 und 217 an die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt, und ein Potential der Gate-Elektrode überschreitet eine Schwellenspannung, und dann wird das Schaltelement 210 eingeschaltet.
Wird die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlusses t11 angelegt, dann wird das Schaltelement 210 somit periodisch ausgeschaltet, indem das Schaltelement 313 entsprechend dem Inversionssignal, das vom NAND-Gatter 155 ausgegeben wird, ein-/ausgeschaltet wird. Selbst wenn das Schaltelement 210 bei einer an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 anliegenden Leistungsversorgungsspannung ausgeschaltet wird, fließt der Eingangsstrom weiter über die parasitäre Diode 211 des Schaltelements 210 durch die Spannungsumwandlungsschaltung 11.
Es ist zu beachten, dass ein Betrieb der Schutzschaltung 22 bei einem eingeschalteten Schalter 102 der gleiche ist wie bei der Schutzschaltung 21, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
In der Schaltungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform bildet die Schaltung zum Festlegen des Ein-/Ausschaltens der Lichtquellenblöcke 2A und 2B (Komparatoren 153 und 154 und dergleichen) einen Teil einer Schaltung zum Festlegen des Ein-/Ausschaltens der Schaltelemente 120 und 220. Es ist zu beachten, dass der Schaltungsaufbau, der die Schaltung zum Festlegen des Ein-/Ausschaltens der Lichtquellenblöcke 2A und 2B bildet und den Teil der Schaltung zum Festlegen des Ein-/Ausschaltens der Schaltelemente 210 und 220 erzeugt, auf die Schaltkreisvorrichtung 1 einer anderen Ausführungsform angewendet werden kann.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 51 und die Diode 218 in Reihe zwischen den Drain und das Gate des Schaltelements 210 geschaltet, und die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 52 und die Diode 228 sind in Reihe zwischen den Drain und das Gate des Schaltelements 220 geschaltet. Die Diode 218 ist in einer Richtung eingebaut, in der ein Stromfluss durch die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 51 mit der Ansteuerspannung, die an die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt ist, verhindert wird und die Abnahme der Ansteuerspannung verringert und das Schaltelement 210 sicher eingeschaltet wird. Die Diode 228 ist in einer Richtung eingebaut, in der ein Stromfluss durch die Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung 52 mit der Ansteuerspannung, die an die Gate-Elektrode des Schaltelements 220 angelegt ist, verhindert wird und die Abnahme der Ansteuerspannung verringert und das Schaltelement 220 sicher eingeschaltet wird. Es ist zu beachten, dass die Dioden 218 und 228 nicht weggelassen werden können, wenn selbst dann die genügend hohe Gate-Spannung erreicht wird, wenn die Dioden 218 und 228 nicht eingebaut sind,
Obwohl für den Schaltungsaufbau des Hilfsstromkreises 41 ein Schaltungsaufbau dargestellt ist, der die höhere Spannung als die Leistungsversorgungsspannung gleichrichtet und glättet, die beim Schalten der Spannungsumwandlungsschaltung 11 am Schaltelement 113 auftritt, ist auch der Schaltungsaufbau des Hilfsstromkreises 41 nicht auf den Schaltungsaufbau beschränkt, der in 4 dargestellt ist. Zum Beispiel kann der Hilfsstromkreis 41 eine Leistungsversorgungsschaltung sein, die eine Spannung gleichrichtet und glättet, die an einer Hilfswicklung des Transformators 112 der Spannungsumwandlungsschaltung 11 auftritt. Wenn die Ausgangsspannung der Spannungsumwandlungsschaltung 11 höher als die Leistungsversorgungsspannung ist, die an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 anliegt, kann der Hilfsstromkreis 41 auch eine Schaltung sein, welche die Ausgangsspannung der Spannungsumwandlungsschaltung 11 so wie sie ist an die Gate-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 anlegt. Der Hilfsstromkreis 41 kann auch eine Schaltung sein, die eine Spannung an die Gate-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 anlegt, die von einer anderen Stromversorgung zugeführt wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Lastschaltung 10 die Spannungsumwandlungsschaltung 11 umfassen, und jede der Schutzschaltungen 21 und 22 kann ferner einen Hilfsstromkreis 41 aufweisen, der die Ansteuerspannungen für das Einschalten der Schaltelemente 210 und 220 aus einer Spannung erhält, die an den Schaltkomponenten, welche die Spannungsumwandlungsschaltung 11 bilden, aufgetreten ist.
Dadurch gibt es einen Vorteil dahingehend, dass es nicht erforderlich ist, eine zugeordnete Stromversorgung einzubauen, um die Ansteuerspannungen zum Einschalten der Schaltelemente 210 und 220 der Schutzschaltungen 21 und 22 zu erhalten.
Auch in der Schaltungsvorrichtung 1, deren Schaltbild in 4 dargestellt ist, versorgt der Hilfsstromkreis 41 beide von den zwei Schutzschaltungen 21 und 22 mit den Ansteuerspannungen, aber die Schaltungsvorrichtung 1 kann, wie in 5 dargestellt ist, zwei Hilfsstromkreise 42 und 43 aufweisen, die jeweils den zwei Schutzschaltungen 21 und 22 die Ansteuerspannungen zuführen. Es ist zu beachten, dass die Schaltungsvorrichtung 1, deren Schaltbild in 5 dargestellt ist, die gleiche ist wie die Schaltvorrichtung 1 von Ausführungsform 1, abgesehen von einer Steuerschaltung 15 und den Hilfsstromkreisen 42 und 43. Somit wird die weitere Beschreibung gleicher Komponenten der Kürze halber weggelassen.
Der Hilfsstromkreis 42 versorgt die Schutzschaltung 21 mit einer Ansteuerspannung, die zum Betreiben des Schaltelements 210 erforderlich ist, wobei die Leistungsversorgungsspannung, verwendet wird, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 anliegt, der mit der Schutzschaltung 21 verbunden ist. Der Hilfsstromkreis 43 versorgt die Schutzschaltung 22 mit einer Ansteuerspannung, die zum Betreiben des Schaltelements 220 erforderlich ist, wobei die Leistungsversorgungsspannung verwendet wird, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t12 anliegt, der mit der Schutzschaltung 22 verbunden ist. Die Hilfsstromkreise 42 und 43 sind Spannungsvervielfacher, die jeweils eine Ladungspumpenschaltung aufweisen und die den Gate-Elektroden der Schaltelemente 210 und 220 eine höhere Spannung als die Leistungsversorgungsspannung zuführen können. Die Hilfsstromkreise 42 und 43 weisen die miteinander übereinstimmenden Schaltungsanordnungen auf, und es wird der Hilfsstromkreis 42 beschrieben und die Beschreibung des Hilfsstromkreises 43 weggelassen.
Der Hilfsstromkreis 42 ist ein Spannungsvervielfacher vom Ladungspumpentyp, der ein Schaltelement 420, Kondensatoren 421 und 422, Dioden 423 und 424 sowie Widerstände 425 und 426 aufweist. Ein erstes Ende des Widerstandes 425 ist mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden. Die Drain-Elektrode des Schaltelements 420 ist mit einem zweiten Ende des Widerstands 425 verbunden, und eine Source-Elektrode des Schaltelements 420 ist mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 verbunden. Eine Anode der Diode 423 ist mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden, und eine Kathode der Diode 423 ist über den Kondensator 422 mit einer Drain-Elektrode des Schaltelements 420 verbunden. Außerdem ist ein erstes Ende des Kondensators 421 mit dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 verbunden, eine Kathode der Diode 424 ist mit einem zweiten Ende des Kondensators 421 verbunden, und eine Anode der Diode 424 ist mit einer Kathode der Diode 423 verbunden. Ferner ist ein Verbindungspunkt des Kondensators 421 und der Diode 424 über die Widerstände 426 und 217 mit einer Gate-Elektrode des Schaltelements 210 verbunden.
In die Gate-Elektrode des Schaltelements 420 wird ein Oszillationssignal der Oszillationsschaltung 158 der Steuerschaltung 15 eingegeben. Das Schaltelement 420 wird entsprechend dem hochfrequenten Oszillationssignal, das von der Oszillationsschaltung 158 her eingegeben wird, ein/ausgeschaltet. Wird das Schaltelement 420 eingeschaltet, dann fließt über die Diode 423 ein Strom durch den Kondensator 422, und dann wird der Kondensator 422 aufgeladen. Wenn das Schaltelement 420 ausgeschaltet wird, wird der Kondensator 422 entladen, und dann wird der Kondensator 421 über den Widerstand 425 und die Diode 424 aufgeladen. Der Kondensator 421 wird aufgeladen, indem das Schaltelement 420 wiederholt ein- und ausschaltet, um eine Spannung zu erreichen, die im Wesentlichen gleich der Leistungsversorgungsspannung ist, und eine Spannung eines Verbindungspunktes des Kondensators 421 und des Widerstandes 426 ist eine um die Ladespannung des Kondensators 421 höhere Spannung als die Leistungsversorgungsspannung.
Wird das Schaltelement 313 der Reset-Schaltung 30 entsprechend dem Oszillationssignal, das von der Oszillationsschaltung 151 der Steuerschaltung 15 her eingegeben wird, ausgeschaltet, dann wird hierbei die Ladespannung des Kondensators 421 über die Widerstände 426 und 217 an die Gate-Elektrode des Schaltelements 210 angelegt. In dieser Zeit wird das Schaltelement 210 eingeschaltet, und die Leistungsversorgungsspannung wird über das Schaltelement 210 an die Spannungsumwandlungsschaltung 11 angelegt.
Wenn andererseits das Schaltelement 313 der Reset-Schaltung 30 eingeschaltet wird, ist eine an der Gate-Elektrode des Schaltelements 210 anliegende Spannung im Wesentlichen null, und das Schaltelement 210 wird ausgeschaltet. Es ist zu beachten, dass die parasitäre Diode 211 des Schaltelements 210 eingeschaltet wird, wenn die Leistungsversorgungsspannung an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 angelegt wird, und über die parasitäre Diode 211 die Leistungsversorgungsspannung der Spannungsumwandlungsschaltung 11 zugeführt wird.
Hierbei kann die Einschaltperiode des Schaltelements 313 so eingestellt werden, dass eine Periode, in der die Reset-Schaltung 30 das Schaltelement 210 ausschaltet, länger als eine Periode ist, in der eine Spannung des Kondensators 421 so abgenommen hat, dass sie gleich einer oder kleiner als eine Schwellenspannung des Schaltelements 210 wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Schaltungsvorrichtung 1 ferner mehrere Hilfsstromkreise 42 und 43 aufweisen, die jeweils zu den mehreren Schaltelementen 210 und 220 gehören. Jeder von den mehreren Hilfsstromkreisen 42 und 43 erhält die Betriebsspannung mit der Leistungsversorgungsspannung, die an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t11 (t12) angelegt ist, mit dem das zugehörige Schaltelement verbunden ist. Dann ist jeder von den mehreren Hilfsstromkreisen 42 und 43 eingerichtet, der Schutzschaltung 21 oder 22 eine Ansteuerspannung zum Einschalten des zugehörigen Schaltelements zuzuführen.
Die Hilfsstromkreise 42 und 43 erhalten die Betriebsspannung mit der Leistungsversorgungsspannung, die an den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist, und somit ist es möglich, das Schaltelement sicher auszuschalten, wenn die Leistungsversorgungsspannung nicht an den den ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 angelegt ist.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 sind die Schaltelemente 210 und 220 der Schutzschaltungen 21 und 22 MOSFETs, die Schaltelemente 210 und 220 können aber Bipolartransistoren, wie z. B. IGBT (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) sein. Der Bipolartransistor, wie z. B. der IGBT, weist anders als der MOSFET keine parasitäre Diode auf, und somit können die Dioden parallel zu den Schaltelementen 210 und 220 geschaltet werden, wenn die Schaltelemente 210 und 220 Bipolartransistoren sind.
Obwohl die Anzahl der ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 gleich zwei ist, kann die Anzahl der ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse drei oder größer sein.
Ferner ist die Lastschaltung 10 nicht auf die Beleuchtungsschaltung beschränkt und kann eine Schaltung zum Betreiben einer anderen Last als der Lichtquelle sein, obwohl die Lastschaltung 10 in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 eine die Lichtquelle einschaltende Beleuchtungsschaltung ist. Ferner ist die Schaltungsvorrichtung 1 einer jeden von den Ausführungsformen 1 und 2 eingerichtet, den von den Lichtquellenblöcken 2A und 2B einzuschaltenden Lichtquellenblock zu schalten, an dessen erste Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 in jeder von den Ausführungsformen 1 und 2 die Leistungsversorgungsspannung angelegt oder nicht angelegt wird. Die Schaltungsvorrichtung 1 kann jedoch eingerichtet sein, die Ausgangspegel, die Betriebsarten der Beleuchtungsvorrichtung 4 oder dergleichen zu schalten, entsprechend denen die Leistungsversorgungsspannung an die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 angelegt oder nicht angelegt wird.
Ferner ist jede der in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen Konfigurationen der Schaltungsvorrichtungen 1 ein Beispiel, und die Schaltungsvorrichtung 1 ist nicht auf diese speziellen Beispiele beschränkt. Ferner kann die Steuerschaltung 15 einer jeden Schaltungsvorrichtung 1 in den Ausführungsformen 1 und 2 mit einer Analogschaltung, einer Digitalschaltung oder einer Schaltung verwirklicht werden, in der eine Analogschaltung und eine Digitalschaltung kombiniert sind. Es können auch ein Teil oder alle Funktion der Steuerschaltung 15 durch eine Mikrocomputer-Ausführungssoftware ausgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 der eine zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 verbunden ist, die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse mit der positiven Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 verbunden sind und die Schutzschaltung in jedem von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen angeordnet ist, wobei die Schaltungsvorrichtung 1 aber nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist. Das heißt, der eine zweite Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (gemeinsamer Verbindungsanschluss) kann mit der positiven Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 verbunden werden, die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse können mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung 100 verbunden werden und die Schutzschaltung kann in jedem von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen angeordnet sein.
(Ausführungsform 3)
6 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Ausleuchtungsvorrichtung (Befestigung) 200, in die eine Beleuchtungsvorrichtung 4, welche die Schaltungsvorrichtung 1 von Ausführungsform 1 oder 2 aufweist, eingebaut ist.
Die Ausleuchtungsvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel eine Scheinwerfervorrichtung, die in ein Fahrzeug 300 eingebaut ist, und 7 ist eine Außenansicht des Fahrzeugs 300, in dem die Ausleuchtungsvorrichtung 200 auf einer Fahrzeugkarosserie 301 angeordnet ist.
Die Kapsel 201 der Ausleuchtungsvorrichtung 200 weist einen kastenförmigen Körper 202, in dem eine Fläche geöffnet ist, und eine lichtdurchlässige Abdeckung 203 auf, die in einer Öffnung des Körpers 202 angeordnet ist. Im Körper 202 sind zwei Lichtquellenblöcke 2A und 2B untergebracht. Bei den Lichtquellenblöcken 2A und 2B ist der Lichtquellenblock 2A zum Beispiel eine Lichtquelle für den Fernlichtscheinwerfer (Fernlicht) und der Lichtquellenblock 2B eine Lichtquelle für den Abblendlichtscheinwerfer (Abblendlicht). Die Lichtquellenblöcke 2A und 2B sind jeweils auf den Wärmeabstrahlungskonstruktionen 204 und 205 befestigt, wobei die Wärmeabstrahlungskonstruktionen 204 und 205 zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung bestehen und so, so z. B. in Lamellenform, geformt sind, dass sie zur Abstrahlung geeignet sind. Die Reflexionsbauteile 206 und 207 sind jeweils auf den Wärmeabstrahlungskonstruktionen 204 und 205 angeordnet, und die Reflexionsbauteile 206 und 207 steuern die jeweiligen die Lichtquellenblöcke 2A und 2B. Auf einer Unterseite des Körpers 202 ist auch eine Unterbaukapsel 209 angeordnet, welche die Schaltkreisvorrichtung 1 in der Ausführungsform 1 oder 2 aufnimmt. Die Lichtquellenblöcke 2A und 2B sind über Zuleitungsdrähte 208 mit der Spannungsumwandlungseinheit 11 verbunden, die im Unterbaugehäuse 209 angeordnet ist.
Die ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse t11 und t12 der Schaltungsvorrichtung 1 sind jeweils über die Schalter 101 und 102 mit einer positiven Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgungsvorrichtung 100 (Batterie des Fahrzeugs 300) verbunden. Ein zweiter Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss t21 der Schaltungsvorrichtung 1 ist mit einer negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgungsvorrichtung 100 verbunden.
Wenn der Schalter 101 eingeschaltet wird, wird hierbei die Leistungsversorgungsspannung an den Lichtquellenblock 2A angelegt und der Lichtquellenblock 2A angeschaltet. Wenn der Schalter 102 eingeschaltet wird, wird die Leistungsversorgungsspannung an den Lichtquellenblock 2B angelegt und der Lichtquellenblock 2B angeschaltet. Somit können die Schalter 101 und 102 über das Ein-/Ausschalten des Scheinwerfers hinausgehend zum Umschalten zwischen Fernlicht und Abblendlicht verwendet werden.
Die Ausleuchtungsvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 4 der Ausführungsform 1 oder 2, die Lichtquelle (Lichtquellenblöcke 2A und 2B), die durch die Beleuchtungsvorrichtung 4 angeschaltet wird, und die Kapsel 201, welche die Beleuchtungsvorrichtung 4 und die Lichtquelle aufnimmt.
Dadurch ist es möglich, die Ausleuchtungsvorrichtung 200 mit der Beleuchtungsvorrichtung 4 zu schaffen, welche die verlustarmen Schutzschaltungen 21 und 22 aufweist, die einen Verpolungsschutz der Gleichstrom-Leistungsversorgung liefern.
Das Fahrzeug 300 der vorliegenden Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung 4, die Lichtquelle (Lichtquellenblöcke 2A und 2B) und die Fahrzeugkarosserie 301 auf. Die Lichtquelle wird mit der elektrischen Leistung eingeschaltet, die von der Beleuchtungsvorrichtung 4 aus zugeführt wird. Die Lichtquelle ist auf der Fahrzeugkarosserie 301 angeordnet.
Dadurch ist es möglich, das Fahrzeug 300 mit der Beleuchtungsvorrichtung 4 bereitzustellen, welche die verlustarmen Schutzschaltungen 21 und 22 aufweist, die einen Verpolungsschutz der Gleichstrom-Leistungsversorgung liefern. Es ist auch möglich, sicher zu bestimmen, an welchen von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen t11 und t12 die Gleichstrom-Leistungsversorgungspannung angelegt oder nicht angelegt ist, und das Fahrzeug 300 bereitzustellen, das die Beleuchtungsvorrichtung 4 aufweist, die in der Lage ist, die Zustände der Lichtquellenblöcke 2A und 2B entsprechend dem Bestimmungsergebnis zu verändern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-38496 A [0002]

Claims

Schaltungsvorrichtung (1) mit: mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11, t12), die mit einer ersten von einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode einer Gleichstrom-Leistungsversorgung (100) verbunden sind, einem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t21), der mit einer zweiten von der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstrom-Leistungsversorgung (100) verbunden ist, einer Lastschaltung (10), mehreren Schutzschaltungen (21, 22) und einer Reset-Schaltung (30), wobei die Lastschaltung (10) aufweist: einen ersten Eingangsanschluss (t31), der elektrisch mit den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11, t12) in einem Zustand verbunden ist, in dem die mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüsse (t11, t12) parallel zueinander geschaltet sind, und einen zweiten Eingangsanschluss (t32), der elektrisch mit dem zweiten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t21) verbunden ist, wobei die mehreren Schutzschaltungen (21, 22) jeweils zwischen den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11, t12) und dem ersten Eingangsanschluss (t31) angeordnet sind, wobei jede von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) aufweist: ein Schaltelement (210; 220), das zwischen einen zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11, t12) von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11; t12) und den ersten Eingangsanschluss (t31) geschaltet ist und eingeschaltet wird, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung (100) mit einer normalen Polarität mit dem zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) verbunden ist, und ein Gleichrichterelement (211; 221), das parallel zum Schaltelement (210; 220) zwischen den zugehörigen ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) und den ersten Eingangsanschluss (t31) in einer Richtung geschaltet ist, in der ein Strom, der eine normale Polarität aufweist, fließen kann, und wobei die Reset-Schaltung (30) eingerichtet ist, periodisch einen Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten des Schaltelements (210; 220) in jeder von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) auszuführen.
Schaltungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei jede von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) eine Rückwärtsspannungs-Schutzschaltung (51; 52) aufweist, die das Schaltelement (210; 220) der zugehörigen Schutzschaltung (21; 22) einschaltet, wenn eine Rückwärtsspannung an das Schaltelement (210; 220) angelegt wird, die eine Schwellenwertspannung überschreitet.
Schaltungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reset-Schaltung (30) eingerichtet ist, den Reset-Vorgang zu beenden, wenn die Gleichstrom-Leistungsversorgung (100) mit nur einem von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11; t12) verbunden ist.
Schaltungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reset-Schaltung (30) die Zeitvorgaben für die Reset-Vorgänge zum Ausschalten von mindestens zwei Schaltelementen (210, 220) der Schaltelemente (210, 220) von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) gegeneinander verschiebt.
Schaltungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Reset-Schaltung (30) mehrere Oszillationsschaltungen (151, 152) aufweist, die jeweils zu den Schaltelementen (210, 220) von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) gehören, die Reset-Schaltung (30) eingerichtet ist, periodisch einen Reset-Vorgang zum zeitweiligen Ausschalten des Schaltelements (210; 220), das zu einer Oszillationsschaltung (151; 152) gehört, einem Oszillationssignal entsprechend auszuführen, das von der Oszillationsschaltung (151; 152) für jede von den mehreren Oszillationsschaltungen (151; 152) ausgegeben wird, jede von den mehreren Oszillationsschaltungen (151, 152) eingerichtet ist, einen Oszillationsvorgang in einem Zustand zu stoppen, in dem das Oszillationssignal zum Ausschalten des zugehörigen Schaltelements (210; 220) ausgegeben wird, wenn eine Leistungsversorgungsspannung, die von einem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) aus angelegt wird, der mit dem zugehörigen Schaltelement (210; 220) verbunden ist, gleich oder kleiner als eine minimale Betriebsspannung ist.
Schaltungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Lastschaltung (10) eine Spannungsumwandlungsschaltung (11) aufweist und jede von den von den mehreren Schutzschaltungen (21, 22) ferner einen Hilfsstromkreis (41) aufweist, der von einer Spannung her, die an einer Schaltkreiskomponente auftritt, welche die Spannungsumwandlungsschaltung (11) ausbildet, eine Ansteuerspannung zum Einschalten des Schaltelements (210; 220) empfängt.
Schaltungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit mehreren Hilfsstromkreisen (42, 43), die jeweils zu den mehreren Schaltelementen (210, 220) gehören, wobei jeder von den mehreren Hilfsstromkreisen (42, 43) eingerichtet ist, eine Betriebsspannung von einer Leistungsversorgungsspannung her zu empfangen, die an dem ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluss (t11; t12) anliegt, der mit dem zugehörigen Schaltelement (210; 220) von den mehreren ersten Leistungsversorgungs-Verbindungsanschlüssen (t11; t12) verbunden ist, und der Schutzschaltung (21; 22), die das zugehörige Schaltelement (210; 220) von den mehreren Schutzschaltungen (21,22) aufweist, eine Betriebsspannung zum Einschalten des zugehörigen Schaltelements (210; 220) zuzuführen.
Beleuchtungsvorrichtung (4) mit: der Schaltungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Gehäuse, in dem die Schaltungsvorrichtung (1) untergebracht ist, wobei die Lastschaltung (10) der Schaltungsvorrichtung (1) eine Spannungsumwandlungsschaltung (11) aufweist, die eine Lichtquelle mit elektrischer Leistung versorgt, um die Lichtquelle einzuschalten.
Fahrzeug (300) mit: der Beleuchtungsvorrichtung (4) nach Anspruch 8, der Lichtquelle, die mit der elektrischen Leistung, die von der Beleuchtungsvorrichtung (4) aus zugeführt wird, eingeschaltet wird, und einer Fahrzeugkarosserie (301), auf der die Lichtquelle angeordnet ist.