DE102016116957A1 - Schaltstromversorgungsgerät und Lichtbestrahlungsvorrichtung mit dem selben - Google Patents

Schaltstromversorgungsgerät und Lichtbestrahlungsvorrichtung mit dem selben Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltstromversorgungsgerät mit einem geringen Schaltverlust. Das Schaltstromversorgungsgerät umfasst: eine Kommutierungsschaltung, die eine übliche Wechselspannung kommutiert; eine Vollbrückenschaltung, die aus einem ersten bis vierten Schaltelement besteht; einen Transformator, der eine Primärwicklung und N Sekundärwicklungen aufweist; eine Anzahl an N Kommutierungs-Glättungsschaltungen; eine Ausgabeerfassungsschaltung, die zumindest einen/eine von den aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebenen Strömen/Spannungen erfasst; und eine Ansteuerschaltung. Die jeweilige Kommutierungs-Glättungsschaltung umfasst einen Kommutierungsteil, ein Schaltelement auf einer Sekundärseite, das eine Ausgabe einer Kommutierungsspannung steuert, und einen Glättungsteil, wobei die Ansteuerschaltung für einem bestimmten Zeitraum dahingehend jedes Schaltelement auf der Sekundärseite einschaltet, dass die oder der aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebene Spannung oder Strom innerhalb einer Zeitdauer, während der das erste und das vierte Schaltelement eingeschaltet sind, sowie innerhalb einer Zeitdauer, während der das zweite und das dritte Schaltelement eingeschaltet sind, auf eine oder einen vorgegebene/-en Zielspannung oder -Strom eingestellt werden kann.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein vollbrückenartiges Schaltstromversorgungsgerät, insbesondere ein Schaltstromversorgungsgerät mit einem geringen Schaltverlust sowie eine Lichtbestrahlungsvorrichtung, die ein solches Schaltstromversorgungsgerät aufweist.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlich werden die ultravioletten Lichtbestrahlungseinrichtungen zur Härtung eines als Klebemittel für einen Umfang eines Flachbildschirms dienenden, UV-härtenden Harzes oder einer als Tinte für einen Bogenoffsetdruck dienenden, UV-härtenden Tinte verwendet.
  • Als solche ultraviolette Lichtbestrahlungseinrichtungen sind diejenigen lampenförmigen Bestrahlungseinrichtungen schon bekannt, welche bisher als Lichtquelle eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe oder Quecksilberxenonlampe, usw. verwenden, wobei jedoch letztens gemäß der Anforderungen an die Herabsetzung des Stromverbrauchs, die langfristigen Langlebigkeiten, und die Kompaktierung der Vorrichtungsgrößen, anstatt einer konventionellen Entladungslampe, gegenwärtig als Lichtquelle eine lichtemittierende Diode (LED) verwendende, ultraviolette Lichtbestrahlungseinrichtungen entwickelt werden (z.B. Druckschrift 1 der nachfolgend beschriebenen Patentliteraturen).
  • Die in der Druckschrift 1 der Patentliteraturen beschriebene, ultraviolette Lichtbestrahlungseinrichtung umfasst eine erste Lichtbestrahlungseinheit, die einer Klebefläche einer UV-härtenden Tinte am zu bestrahlenden Gegenstand gegenüberliegend angeordnet ist, und eine zweite Lichtbestrahlungseinheit, die einer auf einer der Klebefläche entgegengesetzten Seite liegenden Nichtklebefläche gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der zu bestrahlende Gegenstand gleichzeitig mit den Ultraviolettlichtern aus den ersten sowie den zweiten Lichtbestrahlungseinheit bestrahlt wird, so dass eine Klebrigkeit zwischen dem zu bestrahlenden Gegestand und der UV-härtenden Tinte erhöht wird.
  • Zur Ausstrahlung dieser LED muss eine Spannung, die eine Flussspannung (VF) übersteigt, angelegt werden und auch ein bestimmter Strom fließen, weshalb für die als Lichtquelle die LEDs verwendenden, ultravioletten Lichtbestrahlungseinrichtungen ein sogenanntes Schaltstromversorgungsgerät verwendet wird, das eine aus einem Wechselstromnetz (üblichem Stromnetz) versorgte, elektrische Wechselleistung in eine elektrische Gleichleistung umwandeln kann (z.B. Druckschrift 2 der nachfolgend beschriebenen Patentliteraturen).
  • Literaturen des Standes der Technik
  • Patentliteratur
    • Druckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-024264.
    • Druckschrift 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-217566.
  • Offenlegung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung
  • Das in der Druckschrift 2 beschriebene Schaltstromversorgungsgerät soll so ausgelegt sein, dass es durch das Verändern eines Einschalt-Tastverhältnisses und einer Schaltfrequenz eines vollbrückenförmigen Schaltelementes einen Leistungsfaktor verbessern und so eine Ausgangsspannung steuern kann, wobei darüber hinaus die Anzahl der Bestandteile reduziert und auch der Schaltungsaufbau vereinfacht wird, was zur Verringerung eines Schaltverlustes und zur Erreichung eines hohen Leistungsgrads führt.
  • Da zu einer passenden Zeit zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente Q1 bis Q4 auf einer Primärseite jedoch ein Strom durch eine zweite Wicklung sowie auch durch die Schaltelemente Q1 bis Q4 auf der Primärseite fließt, entsteht der Schaltverlust an den Schaltelementen Q1 bis Q4. Bei diesen Schaltelementen Q1 bis Q4 werden in der Regel hochspannungsbeständige N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren verwendet, wobei jedoch bei diesen Feldeffekttransistoren die Geschwindigkeit langsam ist und die Spannung auf der Primärseite auf einen sehr hohen Wert eingestellt wird, weshalb der Schaltverlust an den solchen Schaltelementen Q1 bis Q4 sehr größer wird.
  • Daher liegt der Erfindung unter Berücksichtigung von oben genannten Umständen die Aufgabe zugrunde, ein Schaltstromversorgungsgerät, das vollbrückenförmig ist und bei dem der Schaltverlust sehr klein ist, sowie eine Lichtbestrahlungsvorrichtung, die ein solches Schaltstromversorgungsgerät aufweist, bereitzustellen.
  • Lösung der Aufgabe der Erfindung
  • Zur Lösung der Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßes Schaltstromversorgungsgerät eine Kommutierungsschaltung, die eine übliche Wechselspannung kommutiert und so diese in eine Gleichspannung umwandelt; eine Vollbrückenschaltung, die aus einem ersten Arm, der aus ersten und zweiten, in Serie zu der Gleichspannung geschalteten Schaltelementen gebildet ist, und einem zweiten Arm, der aus dritten und vierten, in Serie zu der Gleichspannung geschalteten Schaltelementen gebildet ist, besteht; einen Transformator, der eine Primärwicklung und N Sekundärwicklungen (N ist eine ganze Zahl von mehr als 1) aufweist, wobei ein Ende der Primärwicklung an einem Mittelpunkt des ersten Arms und ein anderes Ende der Primärwicklung an einem Mittelpunkt des zweiten Arms angeschlossen ist; eine Anzahl an N Kommutierungs-Glättungsschaltungen, die jeweils aus einem Kommutierungsteil, der jeweils an den Sekundärwicklungen angeschlossen ist und so eine an diesen Sekundärwicklungen entstehende Wechselspannung kommutiert, einem Schaltelement auf einer Sekundärseite, das eine Ausgabe einer mittels des Kommutierungsteils kommutierten Kommutierungsspannung steuert, und einem Glättungsteil, der durch das Glätten der Kommutierungsspannung eine Gleichausgangsspannung erzeugt und so entsprechend der Last eine elektrische Leistung liefert, bestehen; eine Ausgabeerfassungsschaltung, die zumindest einen/eine von den aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebenen Strömen/Spannungen erfasst; und eine Ansteuerschaltung, die aufgrund zumindest einer oder eines von den mittels der Ausgabeerfassungsschaltung erfassten Erfassungsspannungen oder -strömen das Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes und des Schaltelementes auf der Sekundärseite ansteuert; wobei das Schaltstromversorgungsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ansteuerschaltung für einem bestimmten Zeitraum dahingehend jedes Schaltelement auf der Sekundärseite einschaltet, dass die oder der aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebene Spannung oder Strom innerhalb einer Zeitdauer, während der das erste und das vierte Schaltelement eingeschaltet sind, sowie innerhalb einer Zeitdauer, während der das zweite und das dritte Schaltelement eingeschaltet sind, auf eine oder einen vorgegebene/-en Zielspannung oder -Strom eingestellt werden kann.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung ist das Schaltelement auf der Sekundärseite so ausgelegt, dass es für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet ist, während das erste und das vierte Schaltelement eingeschaltet sind sowie während das zweite und das dritte Schaltelement eingeschaltet sind, weshalb kein Schaltverlust beim Ein- oder Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes entsteht. Außerdem kann nur ein Schaltstromversorgungsgerät mehrere Verbraucher mit einer entsprechenden elektrischen Energie versorgen.
  • Weiterhin kann es so ausgelegt sein, dass die Ansteuerschaltung zumindest eine von einer Spannungsdifferenz zwischen der Zielspannung und der Erfassungsspannung und einer Stromdifferenz zwischen dem Zielstrom und dem Erfassungsstrom errechnet und aufgrund zumindest der einen von der Spannungs- und Stromdifferenz das Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes und des Schaltelementes auf der Sekundärseite ansteuert. Dabei ist die Ansteuerschaltung weiterhin so ausgelegt, dass sie aufgrund zumindest der einen von der Spannungs- und der Stromdifferenz eine passende Zeit zum Ein- und Ausschalten des Schaltelementes auf der Sekundärseite bestimmt und auch aufgrund der passenden Zeit zum Ein- und Ausschalten des Schaltelementes auf der Sekundärseite eine passende Zeit zum Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes festlegt.
  • Ferner ist es vorteilhaft vorgesehen, dass jeder Kommutierungsteil eine erste Diode, deren Kathodenanschluss an einem Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist und eine zweite Diode, deren Kathodenanschluss an einem anderen Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, aufweist, wobei ein Anodenanschluss der ersten Diode und ein Anodenanschluss der zweiten Diode an einer Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind.
  • Ferner kann es so ausgelegt sein, dass jeder Kommutierungsteil einen ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, dessen Drain an einem Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, und einen zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, dessen Drain an einem anderen Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, aufweist, wobei ein Sourceanschluss des ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors und ein Sourceanschluss des zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors an einer Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind, wobei ein Gateanschluss des ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors und ein Gateanschluss des zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors jeweils an der Ansteuerschaltung angeschlossen sind, und wobei der erste Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor und der zweite Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor neben der Kommutierung einer auf der Sekundärwicklung entstehende Wechselspannung jeweils als Schaltelement fungieren können.
  • Ferner ist es vorteilhaft vorgesehen, dass jede Sekundärwicklung aus einer ersten und einer zweiten Wicklung, welche in Serie zueinander geschaltet sind, besteht, wobei der Kommutierungsteil eine im Mittelpunkt zwischen der ersten und der zweiten Wicklung entstehende Spannung als eine Kommutierungsspannung ausgeben kann.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist eine erfindungsgemäße Lichtbestrahlungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oben geschlidertes Schaltstromversorgungsgerät und eine Anzahl an N LED-Modulen umfasst, die an jeder Kommutierungs-Glättungsschaltung angeschlossen sind und so das Licht emitteren können.
  • Effekt der Erfindung
  • Wie es oben beschrieben, können erfindungsgemäß ein Schaltstromversorgungsgerät, das vollbrückenförmig ist und bei dem der Schaltverlust sehr klein ist, sowie eine Lichtbestrahlungsvorrichtung, die ein solches Schaltstromversorgungsgerät aufweist, realisiert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild eines Schaltstromversorgungsgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Zeitdiagramm des Schaltstromversorgungsgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 ein Flussdiagramm einer Einstellungsverarbeitung einer Ausgangsspannung, die in einer Steuerungsteil einer Mikrorechner des Schaltstromversorgungsgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 4 ein Schaltbild eines Schaltstromversorgungsgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorligenden Erfindung, und
  • 5 ein Zeitdiagramm des Schaltstromversorgungsgerätes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind gleiche order entsprechende Teile in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, und insofern wird auf die Wiederholung der Erklärung der Teilen mit gleichen Bezugszeichen verzichtet.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt ein Schaltbild eines schematischen Aufbau eines Schaltstromversorgungsgerätes 100 gemäß einem ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist z.B. dasjenige, welches in einer ultravioletten Lichtbestrahlungsvorrichtung eingebaut ist und so ein LED-Modul, usw. mit einer elektrischer Leistung versorgt, d.h. eine aus einem Wechselstromnetz (üblichem Stromnetz) versorgte, elektrische Wechselleistung in eine elektrische Gleichleistung umwandelt und diese den Verbrauchern LD1 und LD2 wie das LED-Modul, etc. zuführt.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst das Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Kommutierungsschaltung 10, eine Blindleistungskompensationsschaltung 20 und einen DC/DC-Wandler 30.
  • Die Kommutierungsschaltung 10 besteht z.B. aus einer Diodenbrückenschaltung und kommutiert eine aus einem Wechselstromnetz versorgte, elektrische Wechselleistung.
  • Die Blindleistungskompensationsschaltung 20 verbessert einen Leistungsfaktor der von der Kommutierungsschaltung 10 kommutierten, elektrischen Leistung und führt diesen dem DC/DC-Wandler 30 zu. Als solche Blindleistungskompensationsschaltung 20 kann eine Hochsetz-Blindleistungskompensationsschaltung verwendet werden.
  • Der DC/DC-Wandler 30 ist derjenige, welcher sich nach einem sogenannten Isolierungstyp richtet, bei dem ein Schaltkreis auf einer Primärseite und ein Schaltkreis auf einer Sekundärseite voneinander elektrisch getrennt sind, und welcher eine Vollbrückenform annimmt. Dabei ist es so ausgelegt, dass der DC/DC-Wandler 30 einen ersten Arm 32, bei dem ein erster Schalter Q1 und ein zweiter Schalter Q2 in Serie zueinander geschaltet sind, einen zweiten Arm 34, bei dem ein dritter Schalter Q3 und ein vierter Schalter Q4 in Serie zueinander geschaltet sind, einen Transformator T, zwei Kommutierungs-Glättungsschaltungen 40 und 50, und eine Mikrorechnersteuerung 60 aufweist, und den Verbrauchern LD1 und LD2 jeweils unterschiedliche elektrische Gleichleistungen zuführt.
  • Der erste Q1, der zweite Q2, der dritte Q3 und der vierte Schalter Q4 sind jeweils ein hochspannungsbeständiger N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor und wirken jeweils als Schaltelement, das eine Eingangsspannung auf den DC/DC-Wandler 30 schaltet. Die Drainanschlüsse des ersten und des dritten Schalters Q1 und Q3 sind an einem hochpotentialseitigen Ausgangsanschluss der Blindleistungskompensationsschaltung 20 angeschlossen, während die Sourceanschlüsse des zweiten und des vierten Schalters Q2 und Q4 an einem niederpotentialseitigen Ausgangsanschluss der Blindleistungskompensationsschaltung 20 angeschlossen sind. Ferner ist ein Soruceanschluss des ersten Schalters Q1 mit einem Drainanschluss des zweiten Schalters Q2 verbunden, während ein Knoten des ersten Schalters mit einem Anschluss der Primärwicklung Vp des Transformators T verbunden ist. Außerdem ist ein Soruceanschluss des dritten Schalters Q3 mit einem Drainanschluss des vierten Schalters Q4 verbunden, während ein Knoten des dritten Schalters mit einem anderen Anschluss der Primärwicklung Vp des Transformators T verbunden ist.
  • Der Transformator T gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Primärwicklung Vp, zwei Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2, die in Serie zueinander geschaltet sind, und zwei Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4, die auch in Serie zueinander geschaltet sind, wobei, wie oben ausgeführt ist, die Primärwicklung Vp zwischen einem Mittelpunkt des ersten Arms 32, (d.h. Mittelpunkt zwischen dem ersten Schalter Q1 und dem zweiten Schalter Q2) und einem Mittelpunkt des zweiten Arms 34 (d.h. Mittelpunkt zwischen dem dritten Schalter Q3 und dem vierten Schalter Q4) geschaltet ist.
  • An den Gateanschlüssen des ersten Q1, des zweiten Q2, des dritten Q3 und des vierten Schalters Q4 wird ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) aus der Mikrorechnersteuerung 60 eingegeben (Dies ist nachfolgend noch näher beschrieben). Dabei sind die vier Schalter wie folgt ausgelegt: Wenn der erste Q1 und der vierte Schalter Q4 dabei eingeschaltet werden, während der zweite Q2 und der dritte Schalter Q3 ausgeschaltet werden, dann wird eine elektromotorische Kraft in Vorwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt. Wenn der erste Q1 und der vierte Schalter Q4 dahingegen ausgeschaltet werden, während der zweite Q2 und der dritte Schalter Q3 eingeschaltet werden, dann wird eine elektromotorische Kraft in Rückwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt.
  • Der Transformator T gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Hochfrequenztransformator, der eine Primärwicklung Vp, zwei Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2, die in Serie zueinander geschaltet sind, und zwei Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4, die auch in Serie zueinander geschaltet sind, aufweist. Die Primärwicklung Vp, die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 und die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 sind mittels einer elektronischen Induktion miteinander verbunden, wobei durch das Ein- und Ausschalten des ersten Q1, des zweiten Q2, des dritten Q3 und des vierten Schalters Q4 an beiden Enden der Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 eine elektromotorische Kraft nach dem Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung Vp und den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2, und auch an beiden Enden der Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 eine elektromotorische Kraft nach dem Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung Vp und den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 induziert wird.
  • An den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 ist die Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 angeschlossen, die aus einem Kommutierungsteil 42, der eine an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entstehende Wechselspannung kommutiert, einem Schalterteil 44, der die mittels des Kommutierungsteils 42 kommutierte Spannung schaltet, und einem Glättungsteil 46, der die aus dem Schalterteil 44 eingegebene Spannung glättet, besteht. Dabei besteht der Kommutierungsteil 42 aus den Dioden D1 und D2, wobei die Diode D1 mit ihrem Kathodenanschluss an einem Pluspol der Sekundärwicklung Vs1 angeschlossen ist, während die Diode D2 mit ihrem Kathodenanschluss an einem Minuspol der Sekundärwicklung Vs2 angeschlossen ist, und wobei alle die Anodenanschlüsse der beiden Dioden D1 und D2 an einer Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind (d.h. damit geerdet sind). Mit dieser Ausgestaltung kann der Kommutierungsteil 42 die aus den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 induzierte Spannung kommutieren und dann eine Kommutierungsspannung ausgeben (Dies ist nachfolgend noch näher beschrieben).
  • Dabei besteht der Schalterteil 44 aus einem fünften Schalter Q5 (einem Schaltelement auf der Sekundärseite), der ein N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist, und ist als Schaltkreis zum Schalten einer Eingabe in den Glättungsteil 46 ausgebildet. Ferner besteht der Glättungsteil 46 aus einer Diode D5, einer Glättungsdrossel L1 und einem Glättungskondensator C1, glättet die über den Schalterteil 44 eingegebene Kommutierungsspannung des Kommutierungsteils 42 und gibt dann eine bestimmte Ausgangsspannung Vo1 aus, sowie versorgt einen Verbraucher LD1 mit der Ausgangsspannung Vo1 und dem Ausgangsstrom IL1 zu. Da der fünfte Schalter Q5 dabei eine niedrigere Spannung schaltet, als der erste Q1 bis vierte Schalter Q4, kann ein Schalter verwendet werden, der weniger spannungsbeständig ist, aber eine schnellere Geschwindigkeit aufweist, als der erste Q1 bis vierte Schalter Q4.
  • Ein Drainanschluss des fünften Schalters Q5 ist an einem Mittelpunkt zwischen den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 angeschlossen, während sein Sourceanschluss jeweils an einem Kathodenanschluss der Diode D5 und einem Eingangsstufe einer Glättungsdrossel L1 angeschlossehn ist. Nun ist es so ausgelegt, dass ein PWM-Signal aus der Mikrorechnersteuerung 60 in einen Gateanschluss des fünften Schalters Q5 eingegeben wird, wobei der fünfte Schalter Q5 dabei innerhalb einer Zeitdauer, während der eine Spannung an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 erzeugt wird, für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet werden kann. Durch das Verstellen des Zeitraums, bei dem der fünfte Schalter Q5 eingeschaltet ist, kann auch die aus der Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 ausgegebene Ausgangsspannung Vo1 nun reguliert werden (Dies ist später noch näher beschrieben). Ferner ist ein Widerstand R1 der Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 derjenige, welcher dazu ausgebildet ist, einen durch den Verbraucher LD1 fließenden Strom (d.h. Ausgangsstrom IL1) zu erfassen, wobei ein Ende des Widerstands R1 auf der Seite des Verbrauchers LD1 an der Mikrorechnersteuerung 60 angeschlossen ist.
  • An den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 ist die Kommutierungs-Glättungsschaltung 50 angeschlossen, die aus einem Kommutierungsteil 52, der eine an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entstehende Wechselspannung kommutiert, einem Schalterteil 54, der die mittels des Kommutierungsteils 52 kommutierte Spannung schaltet, und einem Glättungsteil 56, der die aus dem Schalterteil 54 eingegebene Spannung glättet, besteht. Dabei besteht der Kommutierungsteil 52 aus den Dioden D3 und D4, wobei die Diode D3 mit ihrem Kathodenanschluss an einem Pluspol der Sekundärwicklung Vs3 angeschlossen ist, während die Diode D4 mit ihrem Kathodenanschluss an einem Minuspol der Sekundärwicklung Vs4 angeschlossen ist, und wobei alle die Anodenanschlüsse der beiden Dioden D3 und D4 an der Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind (d.h. damit geerdet sind). Mit dieser Ausgestaltung kann der Kommutierungsteil 52 die aus den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 induzierte Spannung kommutieren und dann eine Kommutierungsspannung ausgeben (Dies ist später noch näher beschrieben).
  • Dabei besteht der Schalterteil 54 aus einem sechsten Schalter Q6 (einem Schaltelement auf der Sekundärseite), der ein N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist, und ist als Schalkreis zum Schalten einer Eingabe in den Glättungsteil 56 ausgebildet. Ferner besteht der Glättungsteil 56 aus einer Diode D6, einer Glättungsdrossel L2 und einem Glättungskondensator C2, glättet die über den Schalterteil 54 eingegebene Kommutierungsspannung des Kommutierungsteils 52 und gibt dann eine bestimmte Ausgangsspannung Vo2 aus, sowie versorgt einen Verbraucher LD2 mit der Ausgangsspannung Vo2 und dem Ausgangsstrom IL2 zu. Da der sechste Schalter Q6 dabei eine niedrigere Spannung schaltet, wie der fünfte Schalter Q5, kann ein Schalter verwendet werden, der weniger spannungsbeständig ist, aber eine schnellere Geschwindigkeit aufweist, als der erste Q1 bis vierte Schalter Q4.
  • Ein Drainanschluss des sechsten Schalters Q6 ist an einem Mittelpunkt zwischen den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 angeschlossen, während sein Sourceanschluss jeweils an einem Kathodenanschluss der Diode D6 und einem Eingangsstufe einer Glättungsdrossel L2 angeschlossehn ist. Nun ist es so ausgelegt, dass ein PWM-Signal aus der Mikrorechnersteuerung 60 in einen Gateanschluss des sechsten Schalters Q6 eingegeben wird, wobei der sechste Schalter Q6 dabei innerhalb einer Zeitdauer, während der eine Spannung an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 erzeugt wird, für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet werden kann. Durch das Verstellen des Zeitraums, bei dem der sechste Schalter Q6 eingeschaltet ist, kann auch die aus der Kommutierungs-Glättungsschaltung 50 ausgegebene Ausgangsspannung Vo2 nun reguliert werden (Dies ist später noch näher beschrieben). Ferner ist ein Widerstand R2 der Kommutierungs-Glättungsschaltung 50 derjenige, welcher dazu ausgebildet ist, einen durch den Verbraucher LD2 fließenden Strom (d.h. Ausgangsstrom IL2) zu erfassen, wobei ein Ende des Widerstands R2 auf der Seite des Verbrauchers LD2 an der Mikrorechnersteuerung 60 angeschlossen ist.
  • Die Mikrorechnersteuerung 60 ist eine sogenannte CPU-Schaltung (CPU = zentrale Recheneinheit), die mittels eines in ihrem Inneren abgelegten Programms betrieben werden kann, und ist mit der Ausgangsspannungen Vo1 und Vo2, einem Ende des Widerstands R1 auf der Seite des Verbrauchers LD1, einem Ende des Widerstands R2 auf der Seite des Verbrauchers LD2, und den Gateanschlüssen des ersten Q1 bis sechsten Schalters Q6 verbunden, wie in 1 gezeigt. In der Mikrorechnersteuerung 60 ist ein A/D-Wandler (Analog-digital-Wandler) ferner eingebaut, mittels des die Ausgangsspannung Vo1 und der Ausgangsstrom IL1 der Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 sowie die Ausgangsspannung Vo2 und der Ausgangsstrom IL2 erfasst werden, so dass die Mikrorechnersteuerung aufgrund des Ergebnisses der Erfassung dieser Ausgangspannungen und Ausgangsströme das Ein- und Ausschalten des ersten Q1 bis sechsten Schalters Q6 steuern kann (Dies ist späger noch näher beschrieben).
  • Nachfolgend ist das Schaltstromversorgungsgerät 100 bezüglich seines üblichen Betriebs unter Bezugnahme auf 2 erklärt. 2 zeigt ein Zeigdiagramm zur Verschaulichung eines periodischen Betriebs des Schaltstromversorgungsgerätes, wobei T(n – 1) einen Betrieb eines (n – 1)-ten Zklus, T(n) einen Betrieb eines (n)-ten Zyklus, und T(n + 1) einen Betrieb eines (n + 1)-ten Zyklus darstellt. Ferner ist n eine ganze Zahl von mehr als 2, wobei jeder Zyklus aus der Zeitdauer von t1 bis t10 besteht, wie in Fig. gezeigt. Wie in 2 gezeigt, ist es ferner zu erkennen, dass VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3, VgsQ4, VgsQ5 und VgsQ6 jeweils eine Eingangswellenform (d.h. PWM-Signal) dartstellen, die jeweils in die Gateanschlüsse des ersten Schalters Q1, des zweiten Schalters Q2, des dritten Schalters Q3, des vierten Schalters Q4, des fünften Schalters Q5, und des sechsten Schalters Q6 eingegeben wird, wobei Vp für eine Spannungswellenform zwischen den beiden Anschlüssen der Primärwicklung Vp steht, Ids5 für eine Wellenform eines Stroms zwischen dem Drain und der Source des fünften Schalters Q5, und Ids6 für eine Wellenform eines Stroms zwischen dem Drain und der Source des sechsten Schalters Q6.
  • In 2 stellt t1 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low) und VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer entsteht keine elektromotorische Kraft an der Primärwicklung Vp des Transformators T, und wird dabei aber auch keine elektromotorische Kraft aus den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und VS4 induziert. Daher ist es innerhalb dierser Zeitdauer so vorgesehen, dass die Steuerung derart erfolgen kann, dass VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt ist, sowie die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und die resten Dioden D5 und D6 abder durchgeschaltet sind. Daher ist es innerhalb dieser Zeitdauer so vorgesehen, dass sich die Ladung an den Glättungskondensatoren C1 und C3 nicht akkumuliert.
  • Auch in 2 stellt t2 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Ein (High), VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low), und VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer wird eine elektromotorische Kraft in Vorwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T, erzeugt und danach in den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und VS4 auch in Vorwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 und VgsQ6 jedoch auf Aus eingestellt sind, werden die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und nur die Dioden D5 und D6 durchgeschaltet. Daher ist es innerhalb dieser Zeitdauer so vorgesehen, dass an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und VS4 keine elektromotorische Kraft entsteht. Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass nach dem Einschalten von VgsQ1 und VgsQ4 eine Verzögerung um t2 erfolgt, bis VgsQ5 und VgsQ6 auf Ein eingestellt werden können (d.h. bis zu t3 und t4), so dass der Schaltverlust beim Einschalten des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalters Q4 verbessert werden kann. Mit anderen Worten, denn beim Einschalten des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalters Q4 fließt ein Strom nicht durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und VS4, fließt der Strom kaum durch die Primärwicklung Vp, so dass auch kein Schaltverlust am ersten Schalter Q1 und vierten Schalter Q4 entstehen kann.
  • Auch in 2 stellt t3 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Ein (High), VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) und VgsQ5 auf Ein (High) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer ist eine elektromotorische Kraft in Vorwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so in den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 in Vorwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 ferner auf Ein eingestellt ist, wird und werden die Diode D2 durchgeschaltet und die Dioden D1 und D5 nicht durchgeschaltet. Demnach fließt ein Strom innerhalb dieser Zeitdauer durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2, den fünften Schalter Q5, eine Glättungsdrossel L1 und den Glättungskondensator C1, weshalb eine elektromotorische Kraft an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entsteht und auch eine Spannung an beiden Enden des Glättungskondensators C1 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t3 und t8 (später erklärt) an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entstehen kann, wobei dies dabei periodisch wiederholt wird, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo1 an beiden Enden des Glättungskondensators C1 erzeugt werden kann. Auch wie später beschrieben, wird die Ein-Zeitpunkt t3 von VgsQ5 mittels der Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der Ausgangsspannung Vo1 und des Ausgangsstroms IL1 bestimmt. Ferner entsteht ein Schaltverlust des fünften Schalters Q5 beim Anstieg von VgsQ5 (d.h. beim Einschalten des fünften Schalters Q5), da, wie oben beschrieben, der fünfte Schalter Q5 ein schnelleres Element ist, als der erste Q1 und der vierte Schalter Q4, so dass der Schaltverlust des fünften Schalters Q5 daher kleiner wird, als der vom ersten Q1 und vierten Schalter Q4 verursachte Schaltverlust. Auf diese Weise kann es gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen sein, dass der Schaltverlust des ersten Q1 und des vierten Schalters Q4 (d.h. der Schaltverlust von zwei N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) durch den des fünften Schalters Q5 (d.h. den Schaltverlust von einem N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ersetzt wird, weshalb der Schaltverlust wesentlich erheblich verbessert werden kann.
  • Auch in 2 stellt t4 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Ein (High), VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) und VgsQ6 auf Ein (High) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer ist eine elektromotorische Kraft in Vorwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so in den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 in Vorwärtsrichtung induziert. Da VgsQ6 ferner auf Ein eingestellt ist, wird und werden die Diode D4 durchgeschaltet und die Dioden D3 und D6 nicht durchgeschaltet. Demnach fließt ein Strom innerhalb dieser Zeitdauer durch die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4, den sechsten Schalter Q6, eine Glättungsdrossel L2 und den Glättungskondensator C2, weshalb eine elektromotorische Kraft an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entsteht und auch eine Spannung an beiden Enden des Glättungskondensators C2 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t4 und t9 (später erklärt) an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entstehen kann, wobei dies dabei periodisch wiederholt wird, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo2 an beiden Enden des Glättungskondensators C2 erzeugt werden kann. Auch wie später beschrieben, wird die Ein-Zeitpunkt t4 von VgsQ6 mittels der Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der Ausgangsspannung Vo2 und des Ausgangsstroms IL2 bestimmt. Dabei ist es wie in 2 so beschrieben, dass t4 länger als t3 ist, wobei jedoch t3 und t4 voneinander unabängig jeweils eingestellt werden können, wie später beschrieben, weshalb t4 kürzer werden könnte, als t3. Ferner entsteht ein Schaltverlust des sechsten Schalters Q6 beim Anstieg von VgsQ6 (d.h. beim Einschalten des sechsten Schalters Q6), da, wie oben beschrieben, der sechste Schalter Q6 ein schnelleres Element ist, als der erste Q1 und der vierte Schalter Q4, so dass der Schaltverlust des sechsten Schalters Q6 daher kleiner wird, als der vom ersten Q1 und vierten Schalter Q4 verursachte Schaltverlust. Auf diese Weise kann es gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen sein, dass der Schaltverlust des ersten Q1 und des vierten Schalters Q4 (d.h. der Schaltverlust von zwei N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) durch den des sechsten Schalters Q6 (d.h. den Schaltverlust von einem N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ersetzt wird, weshalb der Schaltverlust wesentlich erheblich verbessert werden kann.
  • Auch in 2 stellt t5 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Ein (High), VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) und VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer wird eine elektromotorische Kraft in Vorwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so in die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 in Vorwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 und VgsQ6 jedoch auf Aus eingestellt sind, werden die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und die Dioden D5 und D6 vielmehr durchgeschaltet. Demnach entsteht keine elektromotorische Kraft innerhalb dieser Zeitdauer an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass nach dem Ausschalten von VgsQ5 und VgsQ6 eine Verzögerung um t5 erfolgt, bis VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus eingestellt werden können, so dass der Schaltverlust beim Ausschalten des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalters Q4 verbessert werden kann. Mit anderen Worten, denn beim Ausschalten des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalters Q4 fließt ein Strom nicht durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und VS4, fließt der Strom kaum durch die Primärwicklung Vp, so dass auch kein Schaltverlust am ersten Schalter Q1 und vierten Schalter Q4 entstehen kann.
  • Auch in 2 ist t6 so gleich wie t1, und stellt aber auch eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low), und VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) sowie auch VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer wird eine elektromotorische Kraft weder an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt noch in die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 induziert. Da VgsQ5 und VgsQ6 ferner auf Aus eingestellt sind, werden die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und die Dioden D5 und D6 aber durchgeschaltet, weshalb sich die Ladung an den Glättungskondensatoren C1 und C3 nicht akkumuliert.
  • Auch in 2 stellt t7 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low), VgsQ2 und VgsQ3 auf Ein (High) und VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer wird eine elektromotorische Kraft in Rückwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so auch in die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 in Rückwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 und VgsQ6 jedoch auf Aus eingestellt sind, werden die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und die Dioden D5 und D6 durchgeschaltet. Demnach entsteht keine elektromotorische Kraft innerhalb dieser Zeitdauer an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass erst nach dem Ausschalten von VgsQ2 und VgsQ3 eine Verzögerung um t7 erfolgt, bis VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus eingestellt werden können, so dass der Schaltverlust beim Ausschalten des zweiten Schalters Q2 und des drittten Schalters Q3 verbessert werden kann. Mit anderen Worten, denn beim Einschalten des zweiten Schalters Q2 und des dritten Schalters Q3 fließt ein Strom nicht durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und VS4, fließt der Strom kaum durch die Primärwicklung Vp, so dass auch kein Schaltverlust am zweiten Schalter Q2 und dritten Schalter Q3 entstehen kann.
  • Auch in 2 stellt t8 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low), VgsQ2 und VgsQ3 auf Ein (High) und VgsQ5 auf Ein (High) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer ist eine elektromotorische Kraft in Rückwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so auch in den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 in Rückwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 ferner auf Ein eingestellt ist, wird und werden die Diode D1 durchgeschaltet und die Dioden D2 und D5 nicht durchgeschaltet. Demnach fließt ein Strom innerhalb dieser Zeitdauer durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2, den fünften Schalter Q5, eine Glättungsdrossel L1 und den Glättungskondensator C1, weshalb eine elektromotorische Kraft an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entsteht und auch eine Spannung an beiden Enden des Glättungskondensators C1 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t8 und t3 (zuvor erklärt) an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entstehen kann, wobei dies dabei periodisch wiederholt wird, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo1 an beiden Enden des Glättungskondensators C1 erzeugt werden kann. Außerdem ist die Ein-Zeitpunkt t8 von VgsQ5 mit t3 identisch und wird mittels der Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der Ausgangsspannung Vo1 und des Ausgangsstroms IL1 bestimmt. Ferner entsteht ein Schaltverlust des fünften Schalters Q5 beim Anstieg von VgsQ5 (d.h. beim Einschalten des fünften Schalters Q5), wie bei t3, da, wie oben beschrieben, der fünfte Schalter Q5 ein schnelleres Element ist, als der zweite Q2 und der dritte Schalter Q3, so dass der Schaltverlust des fünften Schalters Q5 daher kleiner wird, als der vom zweiten Q2 und dritten Schalter Q3 verursachte Schaltverlust. Auf diese Weise kann es gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen sein, dass der Schaltverlust des zweiten Q2 und des dritten Schalters Q3 (d.h. der Schaltverlust von zwei N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) durch den des fünften Schalters Q5 (d.h. den Schaltverlust von einem N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ersetzt wird, weshalb der Schaltverlust wesentlich erheblich verbessert werden kann.
  • Auch in 2 stellt t9 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low), VgsQ2 und VgsQ3 auf Ein (High) und VgsQ6 auf Ein (High) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer ist eine elektromotorische Kraft in Rückwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so auch in den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 in Rückwärtsrichtung induziert. Da VgsQ6 ferner auf Ein eingestellt ist, wird und werden die Diode D3 durchgeschaltet und die Dioden D4 und D6 nicht durchgeschaltet. Demnach fließt ein Strom innerhalb dieser Zeitdauer durch die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4, den sechsten Schalter Q6, eine Glättungsdrossel L2 und den Glättungskondensator C2, weshalb eine elektromotorische Kraft an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entsteht und auch eine Spannung an beiden Enden des Glättungskondensators C2 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t9 und t4 (zuvor erklärt) an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entstehen kann, wobei dies dabei periodisch wiederholt wird, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo2 an beiden Enden des Glättungskondensators C2 erzeugt werden kann. Außerdem ist die Ein-Zeitpunkt t8 von VgsQ6 mit t4 identisch und wird mittels der Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der Ausgangsspannung Vo2 und des Ausgangsstroms IL2 bestimmt. Dabei ist es wie in 2 so beschrieben, dass t9 länger als t8 ist, wie in Zusammenhang mit t3 und t4, wobei jedoch t8 und t9 voneinander unabängig jeweils eingestellt werden können, weshalb t9 kürzer werden könnte, als t8. Ferner entsteht ein Schaltverlust des sechsten Schalters Q6 beim Anstieg von VgsQ6 (d.h. beim Einschalten des sechsten Schalters Q6), wie bei t4, da, wie oben beschrieben, der sechste Schalter Q6 ein schnelleres Element ist, als der zweite Q2 und der dritte Schalter Q3, so dass der Schaltverlust des sechsten Schalters Q6 daher kleiner wird, als der vom zweiten Q2 und dritten Schalter Q3 verursachte Schaltverlust. Auf diese Weise kann es gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen sein, dass der Schaltverlust des zweiten Q2 und des dritten Schalters Q3 (d.h. der Schaltverlust von zwei N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) durch den des sechsten Schalters Q6 (d.h. den Schaltverlust von einem N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ersetzt wird, weshalb der Schaltverlust wesentlich erheblich verbessert werden kann.
  • Auch in 2 stellt t10 eine Zeitdauer dar, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low), VgsQ2 und VgsQ3 auf Ein (High) und VgsQ5 und VgsQ6 auf Aus (Low) eingestellt sind. Während dieser Zeitdauer wird eine elektromotorische Kraft in Rückwärtsrichtung an der Primärwicklung Vp des Transformators T erzeugt und so in die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 in Rückwärtsrichtung induziert. Da VgsQ5 und VgsQ6 jedoch auf Aus eingestellt sind, werden die Dioden D1, D2, D3 und D4 nicht durchgeschaltet und die Dioden D5 und D6 durchgeschaltet. Demnach entsteht keine elektromotorische Kraft innerhalb dieser Zeitdauer an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass nach dem Ausschalten von VgsQ5 und VgsQ6 eine Verzögerung um t10 erfolgt, bis VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus eingestellt werden können, so dass der Schaltverlust beim Ausschalten des zweiten Schalters Q2 und des dritten Schalters Q3 verbessert werden kann. Mit anderen Worten, denn beim Ausschalten des zweiten Schalters Q2 und des dritten Schalters Q3 fließt ein Strom nicht durch die Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie die Sekundärwicklungen Vs3 und VS4, fließt der Strom kaum durch die Primärwicklung Vp, so dass auch kein Schaltverlust am zweiten Schalter Q2 und dritten Schalter Q3 entstehen kann.
  • Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass VgsQ5 und VgsQ6 ein- und ausgeschaltet werden, insbesondere innerhalb einer Zeitdauer, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Ein (High) und VgsQ2 und VgsQ3 auf Aus (Low) eingestellt sind, sowie innerhalb einer Zeitdauer, während der VgsQ1 und VgsQ4 auf Aus (Low) und VgsQ2 und VgsQ3 auf Ein (High) eingestellt sind, was jenoch nicht dazu führen sollte, dass ein Laststrom beim Ein- und Ausschalten des ersten Schalters Q1, des zweiten Schalters Q2, des dritten Schalters Q3, und des vierten Schalters Q4 entsteht. Daher kann kein Schaltverlust beim Ein- und Ausschalten des ersten Schalters Q1, des zweiten Schalters Q2, des dritten Schalters Q3, und des vierten Schalters Q4 entstehen.
  • Nachfolgend ist eine Einstellungsverarbeitung (ein Programm) einer Ausgangsspannung, die in der Mikrorechnersteuerung 60 des Schaltstromversorgungsgerätes 100 durchgeführt wird, erklärt, wobei auch übliche Betriebe des Schaltstromversorgungsgerätes 100 noch näher beschrieben ist. 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Einstellungsverarbeitung einer Ausgangsspannung, die in der Mikrorechnersteuerung 60 des Schaltstromversorgungsgerätes 100 durchgeführt wird, und noch jeweils pro Zyklus ausgeführt wird, wie in 2 gezeigt. Da die Einstellungsverarbeitung einer Ausgangsspannung ferner diejenige ist, welche pro Zyklus wiederholt durchgeführt wird, wird es nachfolgend insbesonder auf T(n)(d.h. n-ten Zyklus) achtgebend näher beschrieben.
  • Wird die Einstellungsverarbeitung einer Ausgangsspannung gestartet, wie in 3 gezeigt, dann führt die Mikrorechnersteuerung 60 zunächst eine Schritt S100 durch. Bei dem Schritt S100 registriert die Mikrorechnersteuerung 60 jeden Sollwert, der sich aus der Einstellungsverarbeitung einer Ausgangsspannung im um 1 Zyklus vorhergehenden, d.h. T(n – 1)-ten Zyklus ergibt, (d.h. PWM-Daten jeder Wellenform von später erwähntem VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3, VgsQ4, VgsQ5 und VgsQ6 in einen Register (nicht dargestellt) innerhalb der Mikrorechnersteuerung 60. Werden die PWM-Daten jeder Wellenform von VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3, VgsQ4, VgsQ5 und VgsQ6 in den Register registriert, dann wird das Ein- und Ausschalten des ersten Q1 bis sechsten Schalters Q6 gesteuert, wobei hierzu eine Hardware der Mikrorechnersteuerung 60 so ausgelegt ist, dass jede Wellenform vom VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3, VgsQ4, VgsQ5 und VgsQ6 abhängig von den entsprechenden PWM-Daten ausgegeben werden kann. Noch genauer, wie in 2 gezeigt, werden der erste Schalter Q1 und der vierte Schalter Q4 mittels eines bestimmten PWM-Signals ein- und ausgeschaltet (in 2: VgsQ1, VgsQ4), wobei der zweite Schalter Q2 und der dritte Schalter Q3 auch mittels eines bestimmten PWM-Signals ein- und ausgeschaltet werden (in 2: VgsQ2, VgsQ3). Dann stellt die Mikrorechnersteuerung 60 nach Ablauf der Zeitdauer t2 ab einer steigenden Flanke des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalters Q4 den fünften Schalter Q5 und den sechsten Schalter Q6 auf Ein ein, wobei nach Ablauf der Zeitdauer von t3 nach dem Einschalten des fünften Schalters Q5 wieder dieser fünfte Schalter Q5 auf Aus eingestellt wird und wobei nach Ablauf der Zeitdauer von t4 nach dem Einschalten des sechsten Schalters Q6 wieder dieser sechste Schalter Q6 auf Aus eingestellt wird (in 2: VgsQ5, VgsQ6). Nach dem Ausschalten des sechsten Schalters Q6 ist die Zeitdauer t5 bis zur fallenden Flanke des ersten Schalters Q1 und des vierten Schalter Q4 vorgesehen. Ferner stellt die Mikrorechnersteuerung 60 nach Ablauf der Zeitdauer t7 ab einer steigenden Flanke des zweiten Schalters Q2 und des dritten Schalters Q3 den fünfte Schalter Q5 und den sechste Schalter Q6 auf Ein ein, wobei nach Ablauf der Zeitdauer von t8 nach dem Einschalten des fünften Schalters Q5 wieder dieser fünfte Schalter Q5 auf Aus eingestellt wird und wobei nach Ablauf der Zeitdauer von t9 nach dem Einschalten des sechsten Schalters Q6 wieder dieser sechste Schalter Q6 auf Aus eingestellt wird (in 2: VgsQ5, VgsQ6).
  • Nachdem der sechste Schalter Q6 ferner auf Aus eingestellt wird, ist eine Zeitdauer t10 bis zur fallenden Flanke des zweiten Schalters Q2 und des dritten Schalters Q3 vorgesehen.
  • Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass der fünfte Schalter Q5 und der sechste Schalter Q6 ein- und ausgeschaltet werden können, insbesondere innerhalb einer Zeitdauer, während der der erste Schalter Q1 und der vierte Schalter Q4 auf Ein eingestellt sind, sowie innerhalb einer Zeitdauer, während der zweite Schalter Q2 und der dritte Schalter Q3 auf Ein eingestellt sind, wobei hierzu der fünfte Schalter Q5 und der sechste Schalter Q6 nur dann ein- und ausgeschaltet werden können, wenn ein Vorwärtsstrom durch die Primärwicklung des Transformators T fließt und eine elektromotorische Kraft in den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 sowie den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 sicherlich induziert sind. D.h. da der fünfte Schalter Q5 und der sechste Schalter Q6 bei jedem Ein- und Ausschalten des ersten Q1, des zweiten Q2, des dritten Q3 und des vierten Schalters Q4 auf Aus eingestellt sind, ist es so vorgesehen, dass der Schaltverlust des ersten Q1, des zweiten Q2, des dritten Q3 und des vierten Schalters Q4 nicht verursacht werden kann. Wird der Schritt S100 beendet (d.h. die PWM-Daten jeder Wellenform in dem Register registriert wurden), geht die Verarbeitung zu einem Schritt S120 weiter.
  • Bei dem Schritt S120 führt die Mikrorechnersteuerung 60 mittels eines eingebauten A/D-Wandlers eine Analogdigitalumwandlung der Ausgangsspannung Vo1 und des Ausgangsstroms IL1 (d.h. die Spannung am einen Ende des Widerstands R1), welche nach Ablauf der bestimmten Zeitdauer ab einem Abstieg von VgsQ1 aus der Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 eingegeben werden, sowie der Ausgangsspannung Vo2 und des Ausgangsstroms IL2 (d.h. die Spannung am einen Ende des Widerstands R2), welche aus der Kommutierungs-Glättungsschaltung 50 eingegeben werden, durch, und dann misst jeden Spannungswert und jeden Stromwert. Danach geht die Verarbeitung zu einem Schritt S140 weiter.
  • Bei dem Schritt 140 ermittelt die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der Ausgangsspannung Vo1, des Ausgangsstroms IL1, der Ausgangsspannung Vo2 und des Ausgangsstroms IL2, welche bei dem Schritt 120 gemessen wurden, jede Differenz (d.h. einen Fehlerwert) vom entsprechenden, vorgegebenen Zielwert. Wird der Schritt S140 beendet, dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S160 weiter.
  • Bei dem Schritt S160 ermittelt die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund des Fehlerwertes der Ausgangsspannung Vo1 und des Fehlerwertes des Ausgangsstroms IL1, welche bei dem Schritt S140 ermittelt wurden, eine relative Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 (d.h. Ein-Zeitdauer t3 und t8 des fünften Schalters Q5). Noch genauer ist es so ausgelegt, dass das Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Konstantspannungsbetrieb, bei dem die Ausgangsspannung Vo1 konstant gehalten wird, und im Konstantstrombetrieb, bei dem der Ausgangsstrom IL1 konstant gehalten wird, funktionieren kann, wobei im Konstantspannungsbetrieb eine relative Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 (d.h. Ein-Zeitdauer t3 und t8 des fünften Schalters Q5) ermittelt wird, die zur Verstellen des Fehlerwertes der Ausgangsspannung Vo1 auf Null (d.h. zum Übereinstimmen der Ausgangsspannung Vo1 mit dem Zielwert) erforderlich ist. Im Konstantstrombetrieb wird eine relative Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 (d.h. Ein-Zeitdauer t3 und t8 des fünften Schalters Q5) ferner ermittelt wird, die zur Verstellen des Fehlerwertes des Ausgangsstroms IL1 auf Null (d.h. zum Übereinstimmen der Ausgangsstroms IL1 mit dem Zielwert) erforderlich ist.
  • Auch ebenfalls ermittelt die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund des Fehlerwertes der Ausgangsspannung Vo2 und des Fehlerwertes des Ausgangsstroms IL2, welche bei dem Schritt S140 ermittelt wurden, eine relative Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6 (d.h. Ein-Zeitdauer t4 und t9 des sechsten Schalters Q6). Noch genauer ist es so ausgelegt, dass das Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Konstantspannungsbetrieb, bei dem die Ausgangsspannung Vo2 konstant gehalten wird, und im Konstantstrombetrieb, bei dem der Ausgangsstrom IL2 konstant gehalten wird funktionieren kann, wobei im Konstantspannungsbetrieb eine relative Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6 (d.h. Ein-Zeitdauer t4 und t9 des sechsten Schalters Q6) ermittelt wird, die zur Verstellen des Fehlerwertes der Ausgangsspannung Vo2 auf Null (d.h. zum Übereinstimmen der Ausgangsspannung Vo2 mit dem Zielwert) erforderlich ist. Im Konstantstrombetrieb wird eine relative Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6 (d.h. Ein-Zeitdauer t4 und t9 des sechsten Schalters Q6) ferner ermittelt wird, die zur Verstellen des Fehlerwertes des Ausgangsstroms IL2 auf Null (d.h. zum Übereinstimmen der Ausgangsstroms IL2 mit dem Zielwert) erforderlich ist. Wird der Schritt S160 beendet, dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S180 weiter.
  • Bei dem Schritt S180 ermittelt die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der relativen Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 und der relativen Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6 jeweilige relative Einschaltdauer des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4. Noch genauer werden die relativen Einschaltdauer des ersten Q1 und des vierten Schalters Q4 so eingestellt, dass die Ein-Zeitdauer des fünften Schalters Q5 und die Ein-Zeitdauer des sechsten Schalters Q6 in der Ein-Zeitdauer des ersten Q1 und des vierten Schalters Q4 (d.h. t2 + t4 + t5) eingeschlossen sind, wobei danach entsprechend (d.h. invertiert) die relativen Einschaltdauer des zweiten Q2 und des dritten Schalters Q3 eingestellt werden. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass aufgrund der Steuerungsmenge (d.h. der Ein-Zeitdauer des fünften Schalters Q5 und der Ein-Zeitdauer des sechsten Schalters Q6) die Steuerungsmenge der Schaltung auf der Primärseite (d.h. die Ein-Zeitdauer des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4) eingestellt wird, so dass die Ein-Zeitdauer des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4 auf eine nötige Untergrenze eingestellt wird, was folglich zur Unterdrückung der Erregungsleistung sowie der unnötigen Leistungsaufnahme führen kann. Beim Einstellen der relativen Einschaltdauer des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4 ist es vorteilhaft, eine Betätigungsverzögerungszeit der Primärwicklung Vp sowie eine Betätigungsverzögerungszeit des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4 zu berücksichtigen. Wird der Schritt S180 beendet, dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S200 weiter.
  • Bei dem Schritt S200 berechnet die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der relativen Einschaltdauer des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4, welche bei dem Schritt S180 gebildet wurden, die Parameter, die zur Erzeugung jeder an die Gateanschlüsse des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4 auszugebenden Wellenform VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3 und VgsQ4 erforderlich sind. Noch genauer berechnet die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund des Bezugstaktes eine passenden Zeit zum Ein- und Ausschalten (High/Low) bezüglich jeder Wellenform von VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3 und VgsQ4 und speichert diese als PWM-Daten in einen Internspeicher. Dabei werden eine Einschaltzeit, eine Ausschaltzeit, eine Aufstiegszeit und Abstiegszeit usw. des ersten Q1 bis vierten Schalters Q4 ferner beim Berechnen der passenden Zeit (d.h. PWM-Daten) zum Ein- und Ausschalten (High/Low) jeder Wellenform von VgsQ1, VgsQ2, VgsQ3 und VgsQ4 berücksichtigt. Wird der Schritt S200 beendet, dann geht die Verarbeitung zu einem S220 weiter.
  • Bei dem Schritt S220 berechnet die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund der relativen Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 und der relativen Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6, welche bei dem Schritt S160 gebildet wurden, die Parameter, die zur Erzeugung jeder an die Gateanschlüsse des fünften Schalters Q5 und des sechsten Schalters Q6 auszugebenden Wellenform VgsQ5 und VgsQ6 erforderlich sind. Noch genauer berechnet die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund des Bezugstaktes eine passenden Zeit zum Ein- und Ausschalten (High/Low) bezüglich jeder Wellenform von VgsQ5 und VgsQ6 und speichert diese als PWM-Daten in einen Internspeicher. Dabei werden eine Einschaltzeit, eine Ausschaltzeit, eine Aufstiegszeit und Abstiegszeit usw. des fünften Schalters Q5 und des sechstens Schalters Q6 ferner beim Berechnen der passenden Zeit (d.h. PWM-Daten) zum Ein- und Ausschalten (High/Low) jeder Wellenform von VgsQ5 und VgsQ6 berücksichtigt. Wird der Schritt S220 beendet, wird auch die Einstellungsverarbeitung der Ausgangsspannung beendet.
  • Auf diese Weise wird die Einstellungsverarbeitung des Ausgangsspannung im konstanten Zyklus wiederholt durchgeführt, so dass der erste Q1 bis sechste Schalter Q6 derart angesteuert (d.h. geregelt) werden, dass die Ausgangsspannung Vo1 (oder der Ausgangsstrom IL1) sowie die Ausgangsspannung Vo2 (oder der Ausggansstrom IL2) jeweils mit einem jeweiligen Zielwert übereinstimmen können. Daher weisen die Ausgangsspannung Vo1 (oder der Ausgangsstrom IL1) sowie die Ausgangsspannung Vo2 (oder der Ausggangsstrom IL2), welche aus dem Schaltstromversorgungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgegeben werden, sehr hohe Genauigkeiten auf und sind sehr stabil. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine Hochleistung zu liefern, da eine Vollbrückenschaltung als eine Schaltung auf der Primärseite angenommen ist.
  • Wie oben beschrieben, wurden die erfindungsgemäßen Ausführungsformen bisher deutlich erklärt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die solchen Ausführungsformen beschränkt werden sollte, vielmehr innerhalb der technischen Idee der Erfindung vielfältig abgewandelt werden kann.
  • Z.B. war es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass die Mikrorechnersteuerung 60 als Ausgestaltung zur Steuerung des Ein- und Ausschalten des ersten Q1 bis sechsten Schalters Q6 verwendet wird, wobei dies nicht als einschränkend zu verstehen ist, wohingegen es möglich ist, bekannte Gateschaltungen und Verzögerungsschaltungen, etc. miteinander zu kombinieren.
  • Ferner wurden N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren für den ersten Q1 bis sechsten Schalter Q6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet, wobei jedoch dies nicht als einschränkend zu verstehen ist, wohingegen es möglich ist, darauf andere Schaltelemente, wie Analogschalter, usw. anzuwenden.
  • Ferner war es oben so beschrieben, dass das Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Kommutierungs-Glättungsschaltungen 40 und 50 aufweist, wobei jedoch dies auch nicht als einschränkend zu verstehen ist, wohingegen es möglich ist, durch Verändern der Anzahl der Sekundärwicklungen N Kommutierungs-Glättungsschaltungen (N ist eine ganze Zahl von mehr als 1) vorzusehen und damit N Verbraucher mit der elektrischen Leistung zu versorgen.
  • Ferner war es gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgelegt, dass das Schaltstromversorgungsgerät 100 im Konstantspannungsbetrieb, bei dem die Ausgangsspannung Vo1 konstant gehalten wird, und im Konstantstrombetrieb, bei dem der Ausgangsstrom IL1 konstant gehalten wird, funktionieren kann, wobei es jedoch so ausgelegt sein kann, dass das Schaltstromversorgungsgerät auch im kombinierten Konstantspannungs-Konstantsstrombetrieb funktionieren kann.
  • Dabei kann die Mikrorechnersteuerung 60 aufgrund eines größeren von dem Fehlerwert der Ausgangsspannung Vo1 und dem Fehlerwert des Ausgangsstrom IL1 eine relative Einschaltdauer des fünften Schalters Q5 und auch aufgrund eines größeren von dem Fehlerwert der Ausgangsspannung Vo2 und dem Fehlerwert des Ausgangsstrom IL2 eine relative Einschaltdauer des sechsten Schalters Q6 ermitteln. Außerdem ist es nicht nötig, im Konstantspannungsbetrieb unbedingt den Ausgangsströme IL1 und IL2 zu erfassen und auch im Konstantstrombetrieb unbingt die Ausgangsspannungen Vo1 und Vo2 zu erfassen.
  • Ferner war es so vorgesehen, dass das Schaltstromversorgungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer ultravioletten Lichtbestrahlungsvorrichtung eingebaut ist und so ein LED-Modul, usw. mit einer elektrischer Leistung versorgt, wobei jedoch dies nicht als auf solchen Verwendungszweck beschränkt zu verstehen sein sollte.
  • Zweite Ausführungsform
  • 4 zeigt ein Schaltbild eines schematischen Aufbaus eines Schaltstromversorgungsgerätes 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorligenden Erfindung. Ferner zeigt 5 ein Zeitdiagramm des Schaltstromversorgungsgerätes 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst das Schaltstromversorgungsgerät 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen siebten Schalter Q7 und einen achten Schalter Q8 statt der Dioden D1 und D2 und des fünften Schalter Q5 sowie einen neunten Schalter Q9 und einen zehnten Schalter Q10 statt der Dioden D3 und D4 und des sechsten Schalter Q6, wobei sich diese Ausführungsform dadurch vom Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet, dass der siebte Schalter Q7, der achte Schalter Q8, der neunte Schalter Q9 und der zehnte Schalter Q10 derart angesteuert werden, dass sie zur Einstellungsverarbeitung der Ausgangsspannung ein- und ausgeschaltet werden können. Nachfolgend sind nur die Unterschiede vom Schaltstromversorgungsgerät 100 gemäß der ersten Ausführungsform noch näher beschrieben. Ferner wie in 5 gezeigt, stellen VgsQ7, VgsQ8, VgsQ9 und VgsQ10 jeweils eine Eingangswellenform (d.h. PWM-Signal) dar, die jeweils in den Gateanschlüsse des siebten Schalters Q7, des achten Schalters Q8, des neunten Schalters Q9 und des zehnten Schalters Q10 eingegeben wird, wobei Vp eine Spannungswellenform zwischen beiden Enden der Primärwicklung Vp darstellt und wobei Ids7, Ids8, Ids9 und Ids10 jeweils eine Wllenform eines Stroms zwischen dem Drain und der Source des siebten Schalters Q7, des achten Schalters Q8, des neunten Schalters Q9 und des zehnten Schalters Q10 darstellen.
  • An den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Kommutierungs-Glättungsschaltung 40 angeschlossen, die aus einem Kommutierungsschalterteil 43, der eine an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entstehende Wechselspannung kommutiert und gleichzeitig diese schaltet, und einem Glättungteil 46, der eine vom Kommutierungsschalterteil 43 eingegebene Spannung glättet. Dabei besteht der Kommutierungsschalterteil 43 aus dem siebten Schalter Q7 und dem achten Schalter Q8 und kann die Funktionen des Kommutierungsteils 42 und des Schalterteils 44 gemäß der ersten Ausführungsform ausführen.
  • Der siebte Schalter Q7 und der achte Schalter Q8 sind jeweils ein N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Schaltelement auf einer Sekundärseite) ohne Körperdiode, und auch als eine Schaltung ausgebildet, die die Eingabe des Glättungsteils 46 schalten kann. Ein Drainanschluss des achten Schalters Q8 ist an einem Pluspol der Sekundärwicklung Vs1, und ein Drainanschluss des siebten Schalters Q7 an einem Minuspol der Sekundärwicklung Vs2 angeschlossen, sowie ein Mittelpunkt zwischen der Sekundärwicklung Vs1 und der Sekundärwicklung Vs2 jeweils an einem Kathodenanschluss einer Diode D5 und einem Eingangsstufe einer Glättungsdrossel L1 angeschlossen. Darüber hinaud ist es so ausgelegt, dass in die Gateanschlüsse des siebten Schalters Q7 und des achten Schalters Q8 ein PWM-Signal VgsQ7 und VgsQ8 aus der Mikrorechnersteuerung 60 eingegeben wird, wobei der siebte Schalter Q7 und der achte Schalter Q8 für einen bestimmten Zeitraum innerhalb einer Zeitdauer auf Ein eingestellt sein können, während der eine Spannung an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entsteht. Noch genauer, wie in 5 gezeigt, ist es so ausgelegt, dass der siebte Schalter Q7 gemäß der vorliegenden Ausführungsform während der Zeitdauer von t3 auf Ein (High) eingestellt ist, während der achte Schalter Q8 während der Zeitdauer von t8 auch auf Ein (High) eingestellt ist, wobei eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t3 und t8 an den Sekundärwicklungen Vs1 und Vs2 entsteht, ebenfalls wie bei der ersten Ausführungsform, wobei dies periodisch wiederholt werden kann, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo1 an beiden Enden des Glättungskondensator C1 erzeugt werden kann.
  • Ferner ist an den Sekundärwicklungen Vs3 und V4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Kommutierungs-Glättungsschaltung 50 angeschlossen, die aus einem Kommutierungsschalterteil 53, der eine an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entstehende Wechselspannung kommutiert und gleichzeitig diese schaltet, und einem Glättungteil 56, der eine vom Kommutierungsschalterteil 53 eingegebene Spannung glättet. Dabei besteht der Kommutierungsschalterteil 53 aus dem neunten Schalter Q9 und dem zehnten Schalter Q10 und kann die Funktionen des Kommutierungsteils 52 und des Schalterteils 54 gemäß der ersten Ausführungsform ausführen.
  • Der neunte Schalter Q9 und der zehnte Schalter Q10 sind jeweils ein N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Schaltelement auf einer Sekundärseite) ohne Körperdiode, ebenfalls wie der siebte Schalter Q7 und der achte Schalter Q8, und auch als eine Schaltung ausgebildet, die die Eingabe des Glättungsteils 56 schalten kann. Ein Drainanschluss des zehnten Schalters Q10 ist an einem Pluspol der Sekundärwicklung Vs3, und ein Drainanschluss des neunten Schalters Q9 an einem Minuspol der Sekundärwicklung Vs4 angeschlossen, sowie ein Mittelpunkt zwischen der Sekundärwicklung Vs3 und der Sekundärwicklung Vs4 jeweils an einem Kathodenanschluss einer Diode D6 und einem Eingangsstufe einer Glättungsdrossel L2 angeschlossen. Darüber hinaud ist es so ausgelegt, dass in die Gateanschlüsse des neunten Schalters Q9 und des zehnten Schalters Q10 ein PWM-Signal VgsQ9 und VgsQ10 aus der Mikrorechnersteuerung 60 eingegeben wird, wobei der neunte Schalter Q9 und der zehnte Schalter Q10 für einen bestimmten Zeitraum innerhalb einer Zeitdauer auf Ein eingestellt sein können, während der eine Spannung an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entsteht. Noch genauer, wie in 5 gezeigt, ist es so ausgelegt, dass der neunte Schalter Q9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform während der Zeitdauer von t4 auf Ein (High) eingestellt ist, während der zehnte Schalter Q10 während der Zeitdauer von t9 auch auf Ein (High) eingestellt ist, wobei eine elektromotorische Kraft während der Zeitdauer von t4 und t9 an den Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 entsteht, ebenfalls wie bei der ersten Ausführungsform, wobei dies periodisch wiederholt werden kann, was folglich dazu führt, dass eine bestimmte Ausgangsspannung Vo2 an beiden Enden des Glättungskondensator C2 erzeugt werden kann.
  • Auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform fließt ein Strom kaum durch die Primärwicklung Vp, da ein Strom beim Ein- und Ausschalten des ersten Schalters Q1, des zweiten Schalters Q2, des dritten Schalters Q3, und des vierten Schalters Q4 nicht durch die Sekundärwicklungen Vs3 und Vs4 fließt, woraus es sich ergibt, dass kein Schaltverlust am ersten Schalter Q1, zweiten Schalter Q2, dritten Schalter Q3, und vierten Schalter Q4 entsteht.
  • Ferner sind die in dieser Anmeldungsunterlage offenbarten Ausführungsformen in allen Punkten nur beispielhaft, und damit sollte es nicht so angesehen werden, dass solche Ausführungsformen die Erfindung einschränken. Der Umfang der Erfindung wird nicht durch die Beschreibung der solchen Ausführungsformen, sondern durch die folgenden Patentansprüche ausgedrückt, wobei es auch beabsichtigt wird, dass alle Veränderungen innerhalb eines den Patentansprüchen entsprechenden Sinnes und Bereichs zusammen auch in dieser Anmeldungsunterlage enthalten sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kommutierungsschaltung
    20
    Blindleistungskompensationsschaltung
    30
    DC/DC-Wandler
    32
    erster Arm
    34
    zweiter Arm
    40, 50
    Kommutierungs-Glättungsschaltung
    42, 52
    Kommutierungsteil
    43, 53
    Kommutierungsschalterteil
    44, 54
    Schalterteil
    46, 56
    Glättungsteil
    60
    Mikrorechnersteuerung
    100
    Schaltstromversorgungsgerät
    Q1
    erster Schalter
    Q2
    zweiter Schalter
    Q3
    dritter Schalter
    Q4
    vierter Schalter
    Q5
    fünfter Schalter
    Q6
    sechster Schalter
    Q7
    siebter Schalter
    Q8
    achter Schalter
    Q9
    neunter Schalter
    Q10
    zehnter Schalter
    LD1, LD2
    Verbraucher
    T
    Transformator
    Vp
    Primärwicklung
    Vs1, Vs2, Vs3, Vs4
    Sekundärwicklung
    D1, D2, D3, D4, D5, D6
    Diode
    L1, L2
    Glättungsdrossel
    C1, C2
    Glättungskondensator
    R1, R2
    Widerstand
    AC
    Wechselstromnetz

Claims (7)

  1. Schaltstromversorgungsgerät, umfassend: eine Kommutierungsschaltung, die eine übliche Wechselspannung kommutiert und so diese in eine Gleichspannung umwandelt; eine Vollbrückenschaltung, die aus einem ersten Arm, der aus ersten und zweiten, in Serie zu der Gleichspannung geschalteten Schaltelementen gebildet ist, und einem zweiten Arm, der aus dritten und vierten, in Serie zu der Gleichspannung geschalteten Schaltelementen gebildet ist, besteht; einen Transformator, der eine Primärwicklung und N Sekundärwicklungen (N ist eine ganze Zahl von mehr als 1) aufweist, wobei ein Ende der Primärwicklung an einem Mittelpunkt des ersten Arms und ein anderes Ende der Primärwicklung an einem Mittelpunkt des zweiten Arms angeschlossen ist, eine Anzahl an N Kommutierungs-Glättungsschaltungen, die jeweils aus einem Kommutierungsteil, der jeweils an den Sekundärwicklungen angeschlossen ist und so eine an diesen Sekundärwicklungen entstehende Wechselspannung kommutiert, einem Schaltelement auf einer Sekundärseite, das eine Ausgabe einer mittels des Kommutierungsteils kommutierten Kommutierungsspannung steuert, und einem Glättungsteil, der durch das Glätten der Kommutierungsspannung eine Gleichausgangsspannung erzeugt und so entsprechend der Last eine elektrische Leistung liefert, bestehen; eine Ausgabeerfassungsschaltung, die zumindest einen/eine von den aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebenen Strömen/Spannungen erfasst; und eine Ansteuerschaltung, die aufgrund zumindest einer oder eines von den mittels der Ausgabeerfassungsschaltung erfassten Erfassungsspannungen oder -strömen das Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes und des Schaltelementes auf der Sekundärseite ansteuert; dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ansteuerschaltung für einem bestimmten Zeitraum dahingehend das jede Schaltelement auf der Sekundärseite einschaltet, dass die oder der aus dem Glättungsteil der jeweiligen Kommutierungs-Glättungsschaltung ausgegebene Spannung oder Strom innerhalb einer Zeitdauer, während der das erste und das vierte Schaltelement eingeschaltet sind, sowie innerhalb einer Zeitdauer, während der das zweite und das dritte Schaltelement eingeschaltet sind, auf eine oder einen vorgegebene/-en Zielspannung oder -Strom eingestellt werden kann.
  2. Schaltstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung zumindest eine von einer Spannungsdifferenz zwischen der Zielspannung und der Erfassungsspannung und einer Stromdifferenz zwischen dem Zielstrom und dem Erfassungsstrom errechnet und aufgrund zumindest der einen von der Spannungs- und Stromdifferenz das Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes und des Schaltelementes auf der Sekundärseite ansteuert.
  3. Schaltstromversorgungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung so ausgelegt ist, dass sie aufgrund zumindest der einen von der Spannungs- und der Stromdifferenz eine passende Zeit zum Ein- und Ausschalten des Schaltelementes auf der Sekundärseite bestimmt und auch aufgrund der passenden Zeit zum Ein- und Ausschalten des Schaltelementes auf der Sekundärseite eine passende Zeit zum Ein- und Ausschalten des ersten bis vierten Schaltelementes festlegt.
  4. Schaltstromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jede Kommutierungsteil eine erste Diode, deren Kathodenanschluss an einem Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist und eine zweite Diode, deren Kathodenanschluss an einem anderen Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, aufweist, wobei ein Anodenanschluss der ersten Diode und ein Anodenanschluss der zweiten Diode an einer Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind.
  5. Schaltstromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jede Kommutierungsteil einen ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, dessen Drain an einem Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, und einen zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, dessen Drain an einem anderen Ende jeder Sekundärwicklung angeschlossen ist, aufweist, wobei ein Sourceanschluss des ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors und ein Sourceanschluss des zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors an einer Masse auf der Sekundärseite angeschlossen sind, wobei ein Gateanschluss des ersten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors und ein Gateanschluss des zweiten Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors jeweils an der Ansteuerschaltung angeschlossen sind, und wobei der erste Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor und der zweite Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor neben der Kommutierung einer auf der Sekundärwicklung entstehende Wechselspannung jeweils als Schaltelement fungieren können.
  6. Schaltstromversorgungsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jede Sekundärwicklung aus einer ersten und einer zweiten Wicklung, welche in Serie zueinander geschaltet sind, besteht, wobei der Kommutierungsteil eine im Mittelpunkt zwischen der ersten und der zweiten Wicklung entstehende Spannung als die Kommutierungsspannung ausgeben kann.
  7. Lichtbestrahlungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schaltstromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und eine Anzahl an N LED-Modulen umfasst, die an jeder Kommutierungs-Glättungsschaltung angeschlossen sind und so das Licht emitteren können.
DE102016116957.9A 2015-09-11 2016-09-09 Schaltstromversorgungsgerät und Lichtbestrahlungsvorrichtung mit dem selben Withdrawn DE102016116957A1 (de)

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JP2015-180234 2015-09-11
JP2015180234A JP6004555B1 (ja) 2015-09-11 2015-09-11 スイッチング電源装置及びそれを備えた光照射装置

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DE102016116957A1 true DE102016116957A1 (de) 2017-03-16

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