DE112012006632T5

DE112012006632T5 - Gleichstromversorgungskreis

Info

Publication number: DE112012006632T5
Application number: DE112012006632.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corporation Murakami Masanobu; c/o Panasonic Corporation Sugita Kazushige; c/o Panasonic Corporation Itoh Kazuhiko
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2015-03-26
Also published as: US9515547B2; US20150357910A1; WO2013128506A1

Abstract

In einem Gleichstromversorgungskreis (1) fließt, wenn ein Momentanwert (Vin) einer Spannung von einer Gleichrichterschaltung (2) höher als eine oder gleich einer Spannung (VC2) über die Anschlüsse eines Kondensators (C2) hinweg ist, in einer EIN-Periode eines Schaltelementes (Q1) Strom entlang eines ersten Strompfades von einem Ausgangsanschluss des Gleichrichters mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch eine Last (11), einen Induktor (L2) und das Schaltelement und in einen Ausgangsanschluss des Gleichrichters mit niedrigem Potential und in einer AUS-Periode des Schaltelementes fließt Strom entlang eines zweiten Strompfades vom Ausgangsanschluss des Gleichrichters mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last, den Induktor, eine Diode (D1) und den Kondensator und in den Ausgangsanschluss des Gleichrichters mit niedrigem Potential.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Gleichstrom(DC – direct current)-Stromversorgungskreis. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Technologie zur Verbesserung eines Leistungsfaktors eines Gleichstromversorgungskreises relativ zu einer Wechselstrom(AC – alternating current)-Stromversorgung.
[Stand der Technik]
In den vergangenen Jahren hat sich die Lichtemissionseffizienz von Leuchtdioden (LEDs) derart verbessert, dass LEDs Aufmerksamkeit als eine Lichtquelle für die Verwendung zur allgemeinen Beleuchtung auf sich ziehen. Zum Betreiben von LEDs ist eine Gleichstromversorgung erforderlich.
Es wird ein herkömmlicher Gleichstromversorgungskreis vorgeschlagen, der Wechselstrom bereitgestellt von einer örtlichen Wechselstromversorgung in Gleichstrom umwandelt und somit Gleichstrom ausgibt (siehe Patentliteratur 1). Patentliteratur 1 offenbart einen Gleichstromversorgungskreis, der eine Gleichrichterschaltung, einen Glättungskondensator, der über Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung hinweg angeschlossen ist, und eine Spannungsumwandlungsschaltung, die über Anschlüsse des Kondensators hinweg angeschlossen ist, Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg umwandelt und eine umgewandelte Spannung ausgibt, beinhaltet.
[Literaturliste]
[Patentliteratur]
[Patentliteratur 1]

Japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnr. 2011-90901

[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Üblicherweise fließt in einem Gleichstromversorgungskreis nur Strom von einer Wechselstromversorgung über eine Gleichrichterschaltung in einen Kondensator, während der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung höher als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist.
Im Zusammenhang damit ist in dem in Patentliteratur 1 offenbarten Gleichstromversorgungskreis, wenn der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung einen Maximalwert erreicht, die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg gleich diesem Maximalwert. Dementsprechend wird in jedem Halbzyklus des Wechselstroms bereitgestellt von der Wechselstromversorgung der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung, nachdem er den Maximalwert erreicht hat, niedriger als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg. Somit fließt in dem in Patentliteratur 1 offenbarten Gleichstromversorgungskreis, nachdem der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung den Maximalwert erreicht, kein Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung zum Kondensator. Daher weist der in Patentliteratur 1 offenbarte Gleichstromversorgungskreis einen niedrigeren Leistungsfaktor im Vergleich zu einem Gleichstromversorgungskreis auf, bei welchem während der Gesamtheit von jedem Halbzyklus des Wechselstroms bereitgestellt von der Wechselstromversorgung Strom von einer Wechselstromversorgung zu einer Gleichrichterschaltung fließt.
Angesichts des Obengenannten sieht die vorliegende Offenbarung einen Gleichstromversorgungskreis mit verbessertem Leistungsfaktor vor.
[Lösung des Problems]
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gleichstrom(DC)-Stromversorgungskreis, welcher Folgendes beinhaltet: eine Gleichrichterschaltung, die Wechselstrom (AC) gleichrichtet, der ihr von einer Wechselstromversorgung bereitgestellt wird; und eine Spannungsumwandlungsschaltung, die über die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung hinweg angeschlossen ist, eine Spannung von der Gleichrichterschaltung umwandelt und eine umgewandelte Spannung an eine Last ausgibt. Die Spannungsumwandlungsschaltung beinhaltet: einen Induktor, der Anschlüsse aufweist, wovon ein erster über die Last an einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist; ein Schaltelement, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential geschaltet ist; einen Kondensator, der Anschlüsse aufweist, wovon ein erster an einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential angeschlossen ist; und ein erstes unidirektionales Element, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den zweiten der Anschlüsse des Induktors geschaltet ist. In dem Gleichstromversorgungskreis fließt, wenn ein Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung höher als eine oder gleich einer Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in einer EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines ersten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last, den Induktor und das Schaltelement und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential, und in einer AUS-Periode des Schaltelementes fließt Strom entlang eines zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last, den Induktor, das erste unidirektionale Element und den Kondensator und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
In dem zu einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gehörenden Gleichstromversorgungskreis fließt, während der Momentanwert des Spannungsausgangs von dem Gleichrichter höher als die oder gleich der Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, Strom entlang des ersten Strompfades oder des zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential. Somit fließt, während der Momentanwert des Spannungsausgangs von dem Gleichrichter höher als die oder gleich der Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung in die Spannungsumwandlungsschaltung. Ferner fließt in der EIN-Periode des Schaltelementes hauptsächlich Strom entlang des ersten Strompfades, der nicht durch den Kondensator verläuft, und es gibt eine Periode, während welcher kein Strom in den Kondensator fließt. Somit wird der Kondensator in der EIN-Periode nicht geladen. Währenddessen fließt in der AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang des zweiten Strompfades, welcher durch den Kondensator verläuft, und der Kondensator wird geladen. So werden eine Periode, während welcher der Kondensator nicht geladen wird, und eine Periode, während welcher der Kondensator geladen wird, abwechselnd wiederholt, synchron mit dem EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes.
Dadurch erhöht sich die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg mit einer langsameren Geschwindigkeit im Vergleich zu wenn Strom ungeachtet des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes weiterhin von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential zum Kondensator fließt. Aufgrund dessen bleibt bei dem zu einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gehörenden Gleichstromversorgungskreis an dem Punkt, wenn der Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung einen Maximalwert erreicht, der Spannungsanstieg über die Anschlüsse des Kondensators hinweg niedriger als der Maximalwert. Dementsprechend bleibt bei dem zu einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gehörenden Gleichstromversorgungskreis für einen bestimmten Zeitraum nachdem der Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung den Maximalwert erreicht der Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung höher als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg, und während dieser Periode fließt weiterhin Strom entlang des zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential zum Kondensator. Während weiterhin Strom entlang des zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential zum Kondensator fließt, fließt weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung zur Spannungsumwandlungsschaltung.
Aufgrund dessen weist der zu einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gehörende Gleichstromversorgungskreis einen verbesserten Leistungsfaktor im Vergleich zu einer Struktur auf, bei welcher kein Strom von einer Wechselstromversorgung über eine Gleichrichterschaltung zu einem Kondensator fließt, nachdem ein Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung einen Maximalwert erreicht hat. Dies geschieht, weil in dem zu einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gehörenden Gleichstromversorgungskreis weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung zur Spannungsumwandlungsschaltung fließt, selbst nachdem der Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung den Maximalwert erreicht hat, und aufgrund dessen fließt für einen längeren Zeitraum als in der oben beschriebenen Struktur Strom durch die Gleichrichterschaltung.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
2A und 2B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
3A und 3B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
4 beinhaltet Abschnitt (a), der die EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung an einem Knoten zwischen dem Induktor und der Anode der Diode in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung über Anschlüsse des Kondensators hinweg in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
5 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungseingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, und Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
6 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungseingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes, der von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung fließt, in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
7 veranschaulicht eine Zeitbereichswellenform des Spannungseingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis.
8 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
9A und 9B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
10A und 10B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
11A und 11B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
12 beinhaltet Abschnitt (a), der die EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes, der durch den Induktor fließt, in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis, veranschaulicht, Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes, der durch einen weiteren Induktor (Strombegrenzungselement) fließt, in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, und Abschnitt (d), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
13 beinhaltet Abschnitt (a), der die EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, Abschnitt (b-1) und (c-1), die jeweils eine Zeitbereichswellenform des Stromes, der durch den Induktor fließt, in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulichen, Abschnitt (b-2) und (c-2), die jeweils eine Zeitbereichswellenform des Stromes, der durch einen weiteren Induktor (Strombegrenzungselement) fließt, in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulichen, und Abschnitt (d), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
14 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungseingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes, des von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung fließt, in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
15 beinhaltet Abschnitt (a) und (b), die jeweils eine Zeitbereichswellenform des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung in dem zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulichen.
16 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 3 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
17A und 17B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 3 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
18A und 18B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 3 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
19 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 4 gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
20A und 20B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 4 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
21A und 21B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 4 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
22A und 22B sind jeweils ein Schaltplan des zu Ausführungsform 4 gehörenden Gleichstromversorgungskreises, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses in dem Gleichstromversorgungskreis.
23 ist ein Schaltplan, der einen zu einer Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
24A veranschaulicht eine Zeitbereichswellenform des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung in dem zu der Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis und 24B veranschaulicht die EIN/AUS-Schaltung jedes Schaltelementes in dem zu der Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis.
25 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
26 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
27 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
28 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
29 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
30 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
31 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
32 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
33 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
34 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
35 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
36 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
37 ist ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
38A und 38B sind jeweils ein Schaltplan, der einen zu einer weiteren Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis veranschaulicht.
[Beschreibung der Ausführungsformen]
<Ausführungsform 1>
<1> Konfiguration
1 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht.
Der Gleichstromversorgungskreis 1 beinhaltet eine Gleichrichterschaltung 2, eine Spannungsumwandlungsschaltung 3 und eine Antriebsschaltung U1. Die Gleichrichterschaltung 2 ist mit einer Wechselstromversorgung verbunden, welche in den Zeichnungen durch das Referenzzeichen AC angegeben ist. Die Spannungsumwandlungsschaltung 3 ist über Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung 2 hinweg angeschlossen. Die Antriebsschaltung U1 treibt die Spannungsumwandlungsschaltung 3 an. Der Gleichstromversorgungskreis 1 beinhaltet auch einen feststehenden Spannungskreis 4, der Strom an die Antriebsschaltung U1 liefert.
Ferner ist eine Last 11, bei welcher es sich um eine Serienschaltung bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten LEDs handelt, über die Ausgangsanschlüsse der Spannungsumwandlungsschaltung 3 hinweg angeschlossen. Eine Spannung über Anschlüsse der Last 11 hinweg weist einen feststehenden Wert auf, welcher von der Zahl der in Serie angeschlossenen LEDs, aus welchen die Last 11 besteht, abhängt. In diesem Sinne unterscheidet sich die Last 11 von Lasten, die eine Widerstandsimpedanz aufweisen, wobei ein Beispiel dafür eine Leuchtstofflampe ist.
Die Wechselstromversorgung gibt zum Beispiel Wechselstrom mit einem effektiven Spannungswert von 100 V aus. Zwischen die Wechselstromversorgung und die Gleichrichterschaltung 2 ist ein Strombegrenzungswiderstand R1 geschaltet. Der Widerstand R1 verhindert den Fluss übermäßigen Stromes von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2.
<1-1> Gleichrichterschaltung
Die Gleichrichterschaltung 2 ist eine Diodenbrücke bestehend aus vier Dioden.
<1-2> Spannungsumwandlungsschaltung
Die Spannungsumwandlungsschaltung 3 beinhaltet eine Abwärtswandlerschaltung und beinhaltet ein Schaltelement Q1, einen Induktor L2, die Dioden D0, D1 und D2, die Kondensatoren C2 und C4 und einen Widerstand R7.
Das Schaltelement Q1 ist ein N-Kanal-MOSFET. Eine Source des Schaltelementes Q1 ist über den Widerstand R7 an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q1 ist über einen Widerstand R11 an die Antriebsschaltung U1 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q1 ist an den Induktor L2 angeschlossen. Das Schaltelement Q1 beinhaltet eine Body-Diode, deren Anode an die Source angeschlossen ist und deren Kathode an den Drain angeschlossen ist. Der Widerstand R7 erkennt Drain-Strom, der in dem Schaltelement Q1 fließt, auf der Grundlage einer Spannung über Anschlüsse des Widerstandes R7 hinweg. Ein erster Anschluss des Induktors L2 ist mit der Last 11 verbunden, und ein zweiter Anschluss des Induktors L2 ist mit dem Drain des Schaltelementes Q1 verbunden. Eine Anode der Diode D0 ist an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen und eine Kathode der Diode D0 ist mit der Last 11 verbunden. Eine Anode der Diode D1 (erstes unidirektionales Element) ist an den zweiten Anschluss des Induktors L2 und den Drain des Schaltelementes Q1 angeschlossen und eine Kathode der Diode D1 ist an den Kondensator C2 und eine Anode der Diode D2 angeschlossen. Die Anode der Diode D2 (zweites unidirektionales Element) ist an die Kathode der Diode D1 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2 ist an die Kathode der Diode D0 angeschlossen.
Ein erster Anschluss des Kondensators C2 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Kondensators C2 ist an die Kathode der Diode D1 und die Anode der Diode D2 angeschlossen. Der Kondensator C2 ist ein elektrolytischer Kondensator. Es sei darauf hingewiesen, dass alternativ dazu der Kondensator C2 zum Beispiel ein Keramikkondensator mit hoher Dielektrizitätskonstante oder ein Filmkondensator sein kann.
Der Kondensator C4 ist parallel zur Last 11 geschaltet und weist eine Funktion zum Glätten der Spannung über die Anschlüsse der Last 11 hinweg auf.
<1-3> Antriebsschaltung
Die Antriebsschaltung U1 gibt ein Steuersignal aus, das eine rechtwinklige Spannungswellenform aufweist und somit das Schaltelement Q1 durch Impulsbreitenmodulation(PWM – pulse width modulation)-Steuerung antreibt. Im Folgenden wird dieses Steuersignal als ein PWM-Signal bezeichnet.
Die Antriebsschaltung U1 weist einen Stromversorgungsanschluss te0, einen Ausgangsanschluss te1, einen Erdungsanschluss te2 und einen Stromerkennungsanschluss te3 auf. Der Stromerkennungsanschluss te3 erkennt den Drain-Strom, der in dem Schaltelement Q1 fließt. Der Stromversorgungsanschluss te0 ist an einen Ausgangsanschluss des feststehenden Spannungskreises 4 angeschlossen. Der Erdungsanschluss te2 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen. Der Ausgangsanschluss te1 ist über den Widerstand R11 an das Gate des Schaltelementes Q1 angeschlossen. Der Stromerkennungsanschluss te3 ist zwischen die Source des Schaltelementes Q1 und den Widerstand R7 geschaltet.
Die Antriebsschaltung U1 sendet das PWM-Signal an das Gate des Schaltelementes Q1. Die Antriebsschaltung U1 passt die Impulsbreite des PWM-Signals derart an, dass der Drain-Strom, der in dem Schaltelement Q1 fließt, welcher durch den Stromerkennungsanschluss te3 erkannt wird, auf dem gleichen Level gehalten wird. Die Anpassung der Impulsbreite des PWM-Signals verändert eine Periode, während welcher die Gate-Spannung des Schaltelementes Q1 höher als eine oder gleich einer EIN-Spannung des Schaltelementes Q1 gehalten wird, und eine Periode, während welcher die Gate-Spannung des Schaltelementes Q1 niedriger als die EIN-Spannung des Schaltelementes Q1 gehalten wird (d. h. im Wesentlichen bei 0 V gehalten wird). Im Folgenden wird die Periode, während welcher das Schaltelement Q1 in einem EIN-Zustand gehalten wird, als eine EIN-Periode bezeichnet. Andererseits wird eine Periode, während welcher die Gate-Spannung des Schaltelementes Q1 im Wesentlichen bei 0 V gehalten wird, oder mit anderen Worten, eine Periode, während welcher das Schaltelement Q1 in einem AUS-Zustand gehalten wird, als eine AUS-Periode bezeichnet. Ferner wird ein Anteil der EIN-Periode in einem Zyklus der EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes Q1 im Folgenden als ein Im-Dienst-Verhältnis bezeichnet. Die Antriebsschaltung U1 treibt das Schaltelement Q1 durch eine feststehende Stromsteuerung durch Veränderung des Im-Dienst-Verhältnisses an.
<1-4> Feststehender Spannungskreis
Der feststehende Spannungskreis 4 beinhaltet die Widerstände R41 und R42, einen Kondensator C43 und eine Zener-Diode ZD44. Die Widerstände R41 und R42 sind über die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung 2 hinweg in Reihe geschaltet. Ein erster Anschluss des Widerstandes R41 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen. Der Widerstand R42 ist zwischen einen zweiten Anschluss des Widerstandes R41 und den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential geschaltet. Der Kondensator C43 ist über die Anschlüsse des Widerstandes R42 hinweg angeschlossen. Eine Anode der Zener-Diode ZD44 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen und eine Kathode der Zener-Diode ZD44 ist an einen Knoten zwischen den Widerständen R41 und R42 und an den Stromversorgungsanschluss te0 der Antriebsschaltung U1 angeschlossen. Somit wird das elektrische Potential des Stromversorgungsanschlusses te0 der Antriebsschaltung U1 bei einem feststehenden elektrischen Potential gehalten, das an der Kathode der Zener-Diode ZD44 erzeugt wird.
Der feststehende Spannungskreis 4 beinhaltet auch eine Diode D45, einen Widerstand R46 und einen Kondensator C47. Ein erster Anschluss des Kondensators C47 ist an die Anode der Diode D1 angeschlossen, welche in der Spannungsumwandlungsschaltung 3 enthalten ist. Eine Anode der Diode D45 ist über den Widerstand R46 an einen zweiten Anschluss des Kondensators C47 angeschlossen und eine Kathode der Diode D45 ist an den Stromversorgungsanschluss te0 der Antriebsschaltung U1 angeschlossen. Eine Kathode einer Diode D48 ist an einen Knoten zwischen dem Widerstand R46 und der Diode D45 angeschlossen und eine Anode der Diode D48 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen. Die Diode D48 entlädt die elektrische Ladung vom Kondensator C47. Somit werden die Kondensatoren C43 und C47 während der AUS-Periode geladen. Ferner wird der Kondensator C47 entladen und die elektrische Ladung, die im Kondensator C47 akkumuliert wird, wird in der EIN-Periode an den Kondensator C43 übertragen. Somit wird Strom vom feststehenden Spannungskreis 4 an den Stromversorgungsanschluss te0 der Antriebsschaltung U1 bereitgestellt.
<2> Betrieb
Das Folgende erläutert Operationen des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 1.
Bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 1 ist das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 eingespeist wird, fließt ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2 und die Diode D1, und fließt in den Kondensator C2. Die Größenordnung dieses Einschaltstromes verändert sich gemäß der Phase der Spannung, die von der Wechselstromversorgung an die Gleichrichterschaltung 2 bereitgestellt wird. Der Fluss dieses Einschaltstromes in den Kondensator C2 lädt den Kondensator C2. Aufgrund dieses Ladens ist die Spannung des Kondensators C2 gleich einer Spannung, die niedriger als der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung 2 ist, und zwar um eine Menge, die gleich eines Spannungsabfalls ist, der an der Last 11 stattfindet. Der Einschaltstrom, welcher wie oben beschrieben fließt, ist durch die Last 11, den Induktor L2 und den Widerstand R1 begrenzt, und der Fluss übermäßigen Einschaltstromes wird verhindert. Dementsprechend wird eine Beschädigung der Dioden, die in der Gleichrichterschaltung 2 usw. enthalten sind, verhindert, welche ansonsten aufgrund des Fließens von übermäßigem Einschaltstrom erfolgen würde. Außerdem muss, da die Last 11 und der Induktor L2 als Strombegrenzungselemente funktionieren, der Widerstand R1 nur einen relativ kleinen Widerstand aufweisen. Somit wird der Verlust am Widerstand R1 verringert und der Gleichstromversorgungskreis 1 weist eine verbesserte Schaltungseffizienz auf.
Wenn der Kondensator C2 wie oben beschrieben geladen wurde, fließt Strom im Gleichstromversorgungskreis 1 entlang der folgenden Strompfade. Der Strompfad an einem gegebenen Punkt ist davon abhängig, ob das Schaltelement Q1 an dem gegebenen Punkt EIN oder AUS ist.
2A, 2B, 3A, 3B sind jeweils ein Schaltplan des Gleichstromversorgungskreises 1, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses im Gleichstromversorgungskreis 1. In 2A, 2B, 3A, 3B ist der feststehende Spannungskreis 4 nicht veranschaulicht.
2A und 2B entsprechen dem Zustand, während ein Momentanwert Vin des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2 höher als eine oder gleich einer Spannung VC2 über die Anschlüsse des Kondensators C2 hinweg ist. Ferner veranschaulicht 2A den Stromfluss in der EIN-Periode und 2B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 2A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „erster Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, ist die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Kondensator C2 und der Anode der Diode D2 niedriger als die elektrische Ladung am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, und zwar um eine Menge, die gleich dem Spannungsabfall ist, der an der Last 11 auftritt. Aufgrund dessen leitet die Diode D2 nicht. Ferner ist, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leitet die Diode D1 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2 akkumuliert.
Währenddessen, wie in 2B veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D1, die Diode D2 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „A-Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des A-Strompfades fließt, ist die Spannung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2 und der Anode der Diode D1 höher als die Spannung VC2, und zwar um einen Wert gleich einer EIN-Spannung der Diode D1. Somit leitet die Diode D1. Außerdem fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom auch aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2, die Diode D1 und den Kondensator C2 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „zweiter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des zweiten Strompfades fließt, wird der Kondensator C2 geladen.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3. Ferner wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode der Kondensator C2 durch Strom geladen, der entlang des zweiten Strompfades fließt.
3A und 3B entsprechen dem Zustand, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist. Ferner veranschaulicht 3A den Stromfluss in der EIN-Periode und 3B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 3A veranschaulicht, fließt, wenn der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem Anschluss des Kondensators C2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D0, die Last 11, den Induktor L2, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den Anschluss des Kondensators C2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „dritter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, ist die elektrische Ladung an dem Knoten zwischen dem Kondensator C2 und der Anode der Diode D2 höher als die elektrische Ladung am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential. Aufgrund dessen leitet die Diode D0 nicht. Ferner beträgt, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, die elektrische Ladung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leitet die Diode D1 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2 akkumuliert.
Währenddessen, wie 3B veranschaulicht, fließt, wenn der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D1, die Diode D2 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „vierter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des vierten Strompfades fließt, wird die magnetische Energie, die im Induktor L2 akkumuliert ist, zur Last 11 entladen.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, kein Strom aus der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode aufgrund der Entladung des Kondensators C2 Strom entlang des dritten Strompfades.
4 beinhaltet Abschnitt (a), der die EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes Q1 im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform einer Drain-Source-Spannung VL des Schaltelementes Q1 im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung VC2 im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass die in 4 veranschaulichten Zeitbereichswellenformen dem Zustand entsprechen, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist.
Wenn das Schaltelement Q1 EINschaltet, fließt kein Strom in den Kondensator C2. Somit wird die Spannung VC2 im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (Periode zwischen Zeit T0 und Zeit T1 in Abschnitt (c) von 4).
Wenn das Schaltelement Q1 anschließend AUSschaltet, leitet die Diode D1. Somit fließt Strom aus der Gleichrichterschaltung 2, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2 und die Diode D1 und fließt in den Kondensator C2. Somit wird der Kondensator C2 geladen. Außerdem wird Energie, die im Induktor L2 akkumuliert ist, über die Diode D1 und die Diode D2 an die Last 11 bereitgestellt. Aufgrund des Ladens des Kondensators C2, wie oben beschrieben, erhöht sich die Spannung VC2 allmählich (Periode zwischen Zeit T1 und Zeit T2 in Abschnitt (c) von 4). Hier sei darauf hingewiesen, dass der Kondensator C2 derart mit elektrostatischer Kapazitanz versehen ist, dass es länger als eine AUS-Periode dauert, um den Kondensator C2 auf eine maximale geladene Spannung davon zu laden. Hier, wie in Abschnitt (c) von 4 veranschaulicht, erhöht sich, wenn der Kondensator C2 für eine AUS-Periode geladen wird, die Spannung VC2 um eine Spannung ΔVC2.
Nachdem das Schaltelement Q1 anschließend EINschaltet, fließt kein Strom in den Kondensator C2, ähnlich wie in der oben beschriebenen vorherigen EIN-Periode, und die Spannung VC2 wird im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (Periode zwischen Zeit T2 und Zeit T3 in Abschnitt (c) von 4).
Zur Zusammenfassung des Obengenannten erhöht sich, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 um die Spannung ΔVC2.
Währenddessen verringert sich, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 allmählich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die von der Zeitkonstante des Gleichstromversorgungskreises 1 abhängt. Es besteht eine Beziehung zwischen solchen Faktoren wie Stromverbrauch des Kondensators C2 und der Last 11 usw. und der Zeitkonstante des Gleichstromversorgungskreises 1.
Wie oben beschrieben steigt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 intermittierend um die Spannung ΔVC2 an. Aufgrund dessen steigt, während einer Periode, die einem Viertelzyklus in der ersten Hälfte jedes Halbzyklus des Wechselstromeingangs von der Wechselstromversorgung an die Gleichrichterschaltung 2 entspricht, die Spannung VC2 im Vergleich zum Momentanwert Vin mit einer langsameren Geschwindigkeit an.
5 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung, die von der Wechselstromversorgung an die Gleichrichterschaltung 2 bereitgestellt wird (im Folgenden als Spannung Vs bezeichnet), im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht, und Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Momentanwertes Vin im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht. Die gestrichelte Linie in Abschnitt (b) von 5 veranschaulicht eine Zeitbereichswellenform der Spannung VC2. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeitbereichswellenform der Spannung VC2, obwohl sie in Abschnitt (b) von 5 als eine Linie veranschaulicht ist, eine schrittweise Form wie in Abschnitt (c) von 4 veranschaulicht aufweist.
Es folgt eine Beschreibung eines Halbzyklus (die Periode zwischen Zeit T0 und Zeit T1) der Spannung Vs, bei welcher es sich um eine Wechselspannung handelt. Während der Periode zwischen Zeit T01 und Zeit T02, bei welcher ein Viertelzyklus der Spannung Vs erreicht wird, ist der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2. Während dieser Periode fließt in der AUS-Periode Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential in den Kondensator C2 (siehe 2B). Bei Zeit T02 erreicht der Momentanwert Vin einen Maximalwert Vinmax. Währenddessen ist bei Zeit T02 die Spannung VC2 noch immer niedriger als die Spannung Vinmax. Anschließend verringert sich während der Periode zwischen Zeit T02 und Zeit T03 der Momentanwert Vin allmählich und die Spannung VC2 steigt allmählich. Im Anschluss daran schaltet, wenn der Momentanwert Vin im Wesentlichen gleich der Spannung VC2 ist, die Diode D0 auf Nichtleitung. Anschließend wird, während der Periode zwischen Zeit T03 und Zeit T1, in der EIN-Periode die elektrische Ladung, die im Kondensator C2 akkumuliert wurde, aus dem Kondensator C2 über die Last 11 zum Induktor L2 entladen (siehe 3A), und in der AUS-Periode wird magnetische Energie, die im Induktor L2 akkumuliert wurde, aus dem Induktor L2 zur Last 11 entladen (siehe 3B).
So fließt im Gleichstromversorgungskreis 1, während einer Periode Ti(1) zwischen Zeit T01 und Zeit T03, Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential zum Kondensator C2. Währenddessen ist, während einer Periode Ts(1), welche die Periode zwischen Zeit T0 und Zeit T01 und die Periode zwischen Zeit T03 und Zeit T1 beinhaltet, der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 und es fließt kein Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential in den Kondensator C2. Somit ist in jedem Halbzyklus des Wechselstroms, der von der Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, während einer Periode ab wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht bis wenn der Momentanwert Vin und die Spannung VC2 bei einer Spannung Vin1 einander gleich sind, der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2. Somit fließt während dieser Periode weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3.
6 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung Vs im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Momentanwertes Vin im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform eines Stromes, der von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2 fließt (im Folgenden als Strom Iin bezeichnet), im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulicht.
Wie in Abschnitt (c) von 6 veranschaulicht, wechseln sich die Periode Ti(1), während welcher der Strom Iin fließt, und die Periode Ts(1), während welcher kein Strom Iin fließt, wiederholt ab. Ferner fließt in jedem Halbzyklus der Spannung Vs der Strom Iin weiterhin für eine bestimmte Periode nachdem ein absoluter Wert der Spannung Vs einen Maximalwert erreicht. Aufgrund dieser Periode fließt im Gleichstromversorgungskreis 1 für einen relativ langen Zeitraum Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3. Somit weist der Gleichstromversorgungskreis 1, im Vergleich zu einer Struktur (im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet), bei welcher in jedem Halbzyklus der Spannung Vs kein Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 fließt, nachdem ein absoluter Wert des Momentanwertes Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, einen verbesserten Leistungsfaktor auf. Tatsächlich beträgt der Leistungsfaktor des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 1, wenn eine Leistung von 8,83 W von der Wechselstromversorgung zum Gleichstromversorgungskreis 1 eingespeist wird, etwa 0,78, wohingegen der Leistungsfaktor eines zum Vergleichsbeispiel gehörenden Gleichstromversorgungskreises unter ähnlichen Bedingungen zwischen 0,50 und 0,61 liegt.
Ferner beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 1 eine sogenannte Abwärtswandlerschaltung. Aufgrund dieser werden in Wesentlichen 100% der magnetischen Energie, die im Induktor L2 akkumuliert wird, an die Last 11 bereitgestellt, und somit weist der Gleichstromversorgungskreis 1 auch eine verbesserte Schaltungseffizienz auf. Tatsächlich beträgt die Schaltungseffizienz des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 1, wenn eine Leistung von 8,83 W von der Wechselstromversorgung zum Gleichstromversorgungskreis 1 eingespeist wird, 88,1%.
Ferner ist im Gleichstromversorgungskreis 1 ein Mindestwert Vinmin des Momentanwertes Vin höher als eine oder gleich einer Spannung eingestellt, die an die Last 11 angelegt werden soll, oder bei der es sich um die Nennspannung der Last 11 handelt. Diese Konfiguration wird vorgenommen, da, wenn der Mindestwert Vinmin des Momentanwertes Vin niedriger als die Nennspannung der Last 11 ist, die lichtemittierenden Module, aus welchen die Last 11 besteht, Licht in unterschiedlichen Mengen aussenden. Spezifisch weist der Gleichstromversorgungskreis 1 eine vorbestimmte Zeitkonstante in Bezug auf das Abklingen der Spannung VC2 auf, welche durch angemessene Anpassung der elektrostatischen Kapazitanz des Kondensators C2 und des Widerstandswertes des Widerstandes R7 eingestellt wird.
Der Leistungsfaktor des Gleichstromversorgungskreises 1 kann ferner durch weiteres Ausdehnen der Periode Ti(1), während welcher der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, und wodurch die Periode weiter ausgedehnt wird, während welcher weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 fließt, verbessert werden. Die Dauer der Periode Ti(1) kann durch Veränderung der Länge jedes Zyklus der EIN/AUS-Schaltung und des Im-Dienst-Verhältnisses des Schaltelementes Q1 verändert werden.
Bei der Bezeichnung der Länge jedes Zyklus der EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes Q1 als Tq und des Im-Dienst-Verhältnisses als Don gelten Ausdruck 1 und Ausdruck 2, die im Folgenden bereitgestellt sind. [Mathematik 1]
[Mathematik 2]

n = Ti(1) / Tq (Ausdruck 2)

Im Obengenannten bezeichnet die Spannung ΔVC2 die Menge, um welche die Spannung VC2 pro Zyklus der EIN/AUS-Operation des Schaltelementes Q1 ansteigt. Ferner bezeichnet n die Zahl der Male, die das Schaltelement Q1 während der Periode Ti(1) EIN- und AUSschaltet, Don bezeichnet das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1, Vin bezeichnet den Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2, C2 bezeichnet die elektrostatische Kapazitanz des Kondensators C2 und L2 bezeichnet die Induktanz des Induktors L2. Wie aus Ausdruck 1 und Ausdruck 2 ersichtlich ist, ist die Spannung ΔVC2 (n, k, Don, Vin) eine Funktion, die von n, welches die Zahl der Male bezeichnet, die das Schaltelement Q1 während der Periode Ti(1) EIN- und AUSschaltet, und Don, welches das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 bezeichnet, abhängig ist. So kann, vorausgesetzt, dass die elektrostatische Kapazitanz des Kondensators C2 und die Induktanz des Induktors L2 feststehend sind, der Wert der Spannung Vin1 verändert werden, indem die Länge von jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 angemessen eingestellt werden. Hier resultiert ein niedrigerer Wert, auf den die Spannung ΔVC2 eingestellt wird, welcher die Menge bezeichnet, um welche die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 ansteigt, in einer längeren Dauer der Periode Ti(1) und einer sich daraus ergebenden Verbesserung im Leistungsfaktor des Gleichstromversorgungskreises 1. Somit werden im Gleichstromversorgungskreis 1 die Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 auf der Grundlage der ΔVC2 eingestellt, um welche die Spannung VC2 ansteigt.
7 beinhaltet die Abschnitte (a) und (b), die jeweils eine Zeitbereichswellenform des Momentanwertes Vin im Gleichstromversorgungskreis 1 veranschaulichen. Die in Abschnitt (a) von 7 veranschaulichte Zeitbereichswellenform ist die gleiche Zeitbereichswellenform wie oben beschrieben. Die Zeitbereichswellenform in Abschnitt (b) entspricht dem Momentanwert Vin, wenn der Gleichstromversorgungskreis 1 derart modifiziert ist, dass die Spannung VC2 um eine kleinere Menge als oben beschrieben ansteigt. Wie beim Vergleich von Periode Ti(1) in Abschnitt (a) und Periode Ti(2) in Abschnitt (b) zu sehen ist, kann die Dauer der Periode, während welcher Strom von der Gleichrichterschaltung 2 in den Kondensator C2 fließt, durch eine derartige Modifikation des Gleichstromversorgungskreises 1 ausgedehnt werden, dass die Spannung VC2 um eine kleinere Menge ansteigt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dauer der Periode Ti(1) nicht nur durch Veränderung der Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und des Im-Dienst-Verhältnisses des Schaltelementes Q1 ausgedehnt werden kann, sondern auch durch Bereitstellung einer größeren elektrostatischen Kapazitanz an den Kondensator C2 und Bereitstellung einer größeren Induktanz an den Induktor L2.
<3> Schlussfolgerung
Zusammenfassend fließt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, Strom entlang des ersten Strompfades oder zweiten Strompfades, welche beide am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential starten und am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 ankommen. Somit fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode hauptsächlich Strom entlang des ersten Strompfades, welcher nicht durch den Kondensator C2 verläuft, und es fließt kein Strom in den Kondensator C2. Somit wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode der Kondensator nicht geladen. Währenddessen fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom entlang des zweiten Strompfades, welcher durch den Kondensator C2 verläuft, und der Kondensator C2 wird geladen. So wechseln sich eine Periode, während welcher der Kondensator C2 nicht geladen wird, und eine Periode, während welcher der Kondensator C2 geladen wird, wiederholt ab, synchron mit dem EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1.
Dies resultiert darin, dass die Spannung VC2 mit einer langsameren Geschwindigkeit im Vergleich zu einer Struktur ansteigt, in welcher, ungeachtet der EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes Q1, weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential zum Kondensator C2 fließt. Aufgrund dessen bleibt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 an dem Punkt, wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, die Spannung VC2 niedriger als der Maximalwert Vinmax. Dementsprechend bleibt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 der Momentanwert Vin für einen bestimmten Zeitraum, nachdem der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, höher als die Spannung VC2, und während dieser Periode fließt weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades zum Kondensator C2. Während weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades zum Kondensator C2 fließt, fließt weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3.
Aufgrund dessen weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 1 einen verbesserten Leistungsfaktor im Vergleich zu einer Struktur auf, bei welcher kein Strom von einer Wechselstromversorgung über eine Gleichrichterschaltung zu einem Kondensator fließt, nachdem ein Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung einen Maximalwert erreicht hat. Dies geschieht, weil im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 fließt, selbst nachdem der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, und aufgrund dessen fließt im Vergleich zur oben beschriebenen Struktur für einen längeren Zeitraum (Periode Ti(1)) Strom durch die Gleichrichterschaltung 2.
Außerdem kann ein herkömmlicher Gleichstromversorgungskreis aufgrund des Einschlusses einer Leistungsfaktorkorrektur(PFC – power factor correction)-Schaltung angeschlossen an eine Gleichrichterschaltung und eine Aufwärts-/Abwärtsschaltung, die stromabwärts von der PFC-Schaltung angeschlossen wird, einen verbesserten Leistungsfaktor aufweisen. Üblicherweise beinhaltet eine PFC-Schaltung ein Schaltelement, einen Induktor, einen Steuer-IC usw. Im Gegensatz zu einem derartigen herkömmlichen Gleichstromversorgungskreis weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 1 einen verbesserten Leistungsfaktor auf, während er keine PFC-Schaltung beinhaltet. So weist der Gleichstromversorgungskreis 1 im Vergleich zu einem derartigen herkömmlichen Gleichstromversorgungskreis eine geringere Schaltungsgröße auf und weist eine verbesserte Schaltungseffizienz auf, da der Leistungsverlust darin verringert wird.
Außerdem ist bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 1 das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand fließt, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 eingespeist wird, ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2 und die Diode D1 und fließt in den Kondensator C2. Aufgrund des Fließens wie oben beschrieben, d. h. über die Last 11, wird der Einschaltstrom durch die Last 11 begrenzt und der Fluss übermäßigen Einschaltstromes wird verhindert. Dementsprechend wird eine Beschädigung der Dioden, die in der Gleichrichterschaltung 2 usw. enthalten sind, verhindert, welche ansonsten aufgrund des Fließens eines übermäßigen Einschaltstromes stattfinden würde. Außerdem muss, da die Last 11 und der Induktor L2 als Strombegrenzungselemente funktionieren, der Widerstand R1 nur einen relativ geringen Widerstand aufweisen. Somit weist der Gleichstromversorgungskreis 1 eine verbesserte Schaltungseffizienz auf.
<Ausführungsform 2>
8 ist ein Schaltplan, der einen zur Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht.
Der Gleichstromversorgungskreis 2001 beinhaltet eine Gleichrichterschaltung 2, eine Spannungsumwandlungsschaltung 2003 und eine Antriebsschaltung U1. Die Gleichrichterschaltung 2 ist an eine Wechselstromversorgung angeschlossen, welche in den Zeichnungen durch das Referenzzeichen AC angegeben ist. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 ist über die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung 2 hinweg angeschlossen. Die Antriebsschaltung U1 treibt die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 an. Der Gleichstromversorgungskreis 2001 beinhaltet auch einen feststehenden Spannungskreis 4, der Leistung an die Antriebsschaltung U1 bereitstellt. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 im Gleichstromversorgungskreis 2001 weist eine Struktur auf, die sich von der der Spannungsumwandlungsschaltung 3 im Gleichstromversorgungskreis 1 unterscheidet. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 1 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 1 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 beinhaltet eine Abwärtswandlerschaltung.
Eine Last 11, bei welcher es sich um eine Reihenschaltung bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten LEDs handelt, ist über die Ausgangsanschlüsse der Spannungsumwandlungsschaltung 2003 hinweg angeschlossen. Eine Spannung über die Anschlüsse der Last 11 hinweg weist einen feststehenden Wert auf, welcher von der Zahl in Reihe geschalteter LEDs, aus welchen die Last 11 besteht, abhängt. In diesem Sinne unterscheidet sich die Last 11 von Lasten, die eine Widerstandsimpedanz aufweisen, wobei ein Beispiel dafür eine Leuchtstofflampe ist.
Die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 beinhaltet ein Schaltelement Q1, die Induktoren L2002 und L2003, die Dioden D2001, D2002 und D2003, die Kondensatoren C2 und C4 und einen Widerstand R7.
Ein erster Anschluss des Induktors L2002 ist über die Last 11 an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Induktors L2002 ist an das Schaltelement Q1 angeschlossen.
Das Schaltelement Q1 ist ein N-Kanal-MOSFET. Eine Source des Schaltelementes Q1 ist über den Widerstand 7 an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q1 ist über einen Widerstand R11 an die Antriebsschaltung U1 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q1 ist an den zweiten Anschluss des Induktors L2002 angeschlossen.
Die Diode D2001 (drittes unidirektionales Element) ist zwischen den zweiten Anschluss des Induktors L2002 und den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential geschaltet. Eine Anode der Diode D2001 ist an den zweiten Anschluss des Induktors L2002 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2001 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen.
Ein erster Anschluss des Kondensator C2 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen.
Die Diode D2003 (zweites unidirektionales Element) ist zwischen einen zweiten Anschluss des Kondensators C2 und den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential geschaltet. Eine Anode der Diode D2003 ist an den zweiten Anschluss des Kondensators C2 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2003 ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen.
Eine Anode der Diode D2002 (erstes unidirektionales Element) ist an einen Knoten zwischen dem Induktor L2002 und dem Schaltelement Q1 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2002 ist an den Induktor L2003 angeschlossen.
Ein erster Anschluss des Induktors L2003 (Strombegrenzungselement) ist an die Kathode der Diode D2002 angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Induktors L2003 ist an den zweiten Anschluss des Kondensators C2 angeschlossen.
Ferner ist ein erster Anschluss eines Kondensators C47, welcher in den feststehenden Spannungskreis 4 eingeschlossen ist, an die Anode der Diode D2001, welche in die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 eingeschlossen ist, angeschlossen.
Folgendes erläutert Operationen des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 2001.
Bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 2001 ist das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand fließt, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003 eingespeist wird, ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2002, die Diode D2002 und den Induktor L2003 und fließt in den Kondensator C2. Der Fluss dieses Einschaltstromes in den Kondensator C2 lädt den Kondensator C2. Aufgrund dieses Ladens ist die Spannung des Kondensators C2 gleich einer Spannung, die niedriger als der Spannungsausgang aus der Gleichrichterschaltung 2 ist, und zwar um eine Menge gleich einem Spannungsabfall, der an der Last 11 auftritt. Der Einschaltstrom, welcher wie oben beschrieben fließt, wird durch die Last 11, die Induktoren L2002 und L2003 und den Widerstand R1 begrenzt. Wenn der Kondensator C2 geladen wird und die Spannung, die für den Betrieb der Antriebsschaltung U1 notwendig ist, gesichert ist, beginnt die Antriebsschaltung U1 zu arbeiten und das Schaltelement Q1 wird EINgeschaltet. Wenn das Schaltelement Q1 EINgeschaltet ist, verringert sich der Fluss des Einschaltstromes in den Kondensator C2. Wenn das Schaltelement Q1 anschließend AUSschaltet, fließt Strom über die Last 11 und die Induktoren L2002 und L2003 in den Kondensator C2 und der Kondensator C2 wird weiter geladen. Im Anschluss daran werden die oben beschriebenen Vorgänge wiederholt und das Laden des Kondensators C2 schreitet voran. Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund des EIN- und AUSschaltens des Schaltelementes Q1, wie oben beschrieben, der Einschaltstrom, der durch die Induktoren L2002 und L2003 fließt, die Form eines Hochfrequenzstromes annimmt. Dementsprechend funktionieren die Induktoren L2002 und L2003 als Hochimpedanzwiderstand in Bezug auf diesen Hochfrequenzeinschaltstrom und begrenzen den Fluss des Einschaltstromes in den Kondensator C2. Aufgrund der Begrenzung des Einschaltstromes wie oben beschrieben, wird eine Beschädigung der Dioden, die in der Gleichrichterschaltung 2 usw. enthalten sind, verhindert, welche ansonsten aufgrund des Fließens eines übermäßigen Einschaltstromes stattfinden würde. Außerdem muss, da die Last 11 und die Induktoren L2002 und L2003 als Strombegrenzungselemente funktionieren, der Widerstand R1 nur einen relativ geringen Widerstand aufweisen. Somit wird ein Verlust am Widerstand R1 verringert und der Gleichstromversorgungskreis 2001 weist eine verbesserte Schaltungseffizienz auf. Außerdem wird, wenn der Widerstand R1 einen geringeren Widerstand aufweist, eine geringere Menge an Wärme durch den Widerstand R1 erzeugt. So arbeitet der Gleichstromversorgungskreis 2001 mit einer niedrigen Schaltungstemperatur und weist somit eine lange Lebensdauer auf.
Im Anschluss daran fließt im Gleichstromversorgungskreis 2001 Strom entlang der folgenden Strompfade. Der Strompfad an einem gegebenen Punkt ist abhängig davon, ob das Schaltelement Q1 an dem gegebenen Punkt EIN oder AUS ist.
9A, 9B, 10A, 10B, 11A, 11B sind jeweils ein Schaltplan des Gleichstromversorgungskreises 2001, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses im Gleichstromversorgungskreis 2001. In 9A, 9B, 10A, 10B, 11A, 11B ist der feststehende Spannungskreis 4 nicht veranschaulicht.
9A und 9B und 10A und 10B entsprechen dem Zustand, während ein Momentanwert Vin des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2 höher als eine oder gleich einer Spannung VC2 über die Anschlüsse des Kondensators C2 hinweg ist. Ferner veranschaulichen 9A und 10B den Stromfluss in der EIN-Periode und 9B und 10A veranschaulichen den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 9A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2002, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „erster Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, beträgt die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2002 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leitet die Diode D2001 nicht. Ferner fließt, falls Strom über den Induktor L2003 in den Kondensator C2 geflossen ist und ein Laden des Kondensators C2 stattgefunden hat, unmittelbar bevor das Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, Strom durch die Diode D2002, während er abnimmt, bis eine Entladung der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, zum Kondensator C2, zur Last 11 usw. abgeschlossen ist. In einem derartigen Fall schaltet, an dem Punkt, wenn keine Energie mehr im Induktor L2003 akkumuliert ist, die Diode D2002 auf Nichtleitung. Ferner wird, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2002 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 9B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2002, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2001 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2002 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „A-Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des A-Strompfades fließt, ist eine Spannung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2002 und der Anode der Diode D2001 höher als die Spannung VC2, und zwar um eine Menge gleich einer EIN-Spannung der Diode D2001. Somit leitet die Diode D2001. Außerdem fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode auch Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2002, die Diode D2002, den Induktor L2003 und den Kondensator C2 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „zweiter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des zweiten Strompfades fließt, wird der Kondensator C2 geladen, magnetische Energie wird im Induktor L2002 akkumuliert und magnetische Energie wird im Induktor L2003 akkumuliert.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode, insbesondere wenn der Induktor L2002 das Entladen der darin akkumulierten magnetischen Energie abschließt, Strom aus dem zweiten Anschluss des Induktors L2003 fließt, in der angegebenen Reihenfolge durch den Kondensator C2, den Widerstand R7, eine Body-Diode des Schaltelementes Q1 und die Diode D2002 fließt und in den ersten Anschluss des Induktors L2003 fließt, wie in 10A veranschaulicht. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „B-Strompfad” bezeichnet. Zur gleichen Zeit wird Strom, der aus dem Kondensator C4 entladen wird, an die Last 11 bereitgestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass Strom entlang des B-Strompfades fließt, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 in einem Modus betrieben wird (ein sogenannter diskontinuierlicher Modus), bei welchem der Zeitraum, der zum Abschließen des Entladens der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, benötigt wird (dieser Zeitraum wird im Folgenden als eine „Energieentladungsperiode” bezeichnet), kürzer als eine AUS-Periode ist und somit während einer bestimmten Periode kein Strom durch den Induktor L2002 fließt. So fließt, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 in einem Modus (ein sogenannter kritischer Modus), bei welchem die Energieentladungsperiode die gleiche Dauer wie eine EIN-Periode hat, oder in einem Modus (ein sogenannter kontinuierlicher Modus), bei welchem die Energieentladungsperiode länger als eine EIN-Periode ist, betrieben wird, kein Strom entlang des B-Strompfades.
Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode, insbesondere wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus arbeitet und an dem Punkt, wenn das Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, noch Energie im Induktor L2002 verbleibt, zeitweise Strom (nur während einer Periode ΔT) aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, den Induktor L2002, die Diode D2002, den Induktor L2003 und den Kondensator C2 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential, wie in 10B veranschaulicht. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „C-Strompfad” bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Fall zur gleichen Zeit Strom entlang des C-Strompfades fließt wie Strom entlang des ersten Strompfades fließt. So fließt, während der Periode ΔT, unmittelbar nachdem das Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, Strom entlang des C-Strompfades und in den Kondensator C2, wodurch der Kondensator C2 geladen wird.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom entlang des zweiten Strompfades oder des B-Strompfades und der Kondensator C2 wird geladen. Währenddessen wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des ersten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Andererseits wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom vom Induktor L2002 entlang des A-Strompfades und vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Ferner wird, wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, Strom nur vom Kondensator C4 an die Last 11 bereitgestellt.
11A und 11B entsprechen dem Zustand, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist. Ferner veranschaulicht 11A den Stromfluss in der EIN-Periode und 11B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 11A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus einem Anschluss des Kondensators C2 mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2003, die Last 11, den Induktor L2002, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in einen Anschluss des Kondensators C2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „dritter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, beträgt die elektrische Ladung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2002 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leiten die Dioden D2001 und D2002 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2002 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 11B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2002, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2001 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2002 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „vierter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des vierten Strompfades fließt, wird magnetische Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, zur Last 11 entladen.
Wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, stoppt der Stromfluss entlang des vierten Strompfades.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, kein Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Ferner wird, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom vom Kondensator C2 entlang des dritten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Andererseits wird, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom vom Induktor L2002 entlang des vierten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Ferner wird, wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, Strom nur vom Kondensator C4 an die Last 11 bereitgestellt.
12 beinhaltet Abschnitt (a), der das EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1 im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht, Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform eines Stromes IL2, der durch den Induktor L2002 fließt, im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht, Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform eines Stromes IL3, der durch den Induktor L2003 fließt, im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht und Abschnitt (d), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung VC2 im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass die in 12 veranschaulichten Zeitbereichswellenformen dem Zustand entsprechen, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist.
Wenn das Schaltelement Q1 EINschaltet, steigt der Strom, der entlang des ersten Strompfades fließt, d. h. der Strom IL2, allmählich an (siehe Abschnitt (a) und (b) von 12). An diesem Punkt leitet die Diode D2002 nicht. Somit fließt kein Strom über den Induktor L2003 in den Kondensator C2 (siehe Abschnitt (c) von 12). Somit wird die Spannung VC2 im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (Periode zwischen Zeit T0 und Zeit T1 in Abschnitt (d) von 12).
Wenn das Schaltelement Q1 anschließend AUSschaltet, fließt Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades in den Kondensator C2. Während der AUS-Periode nimmt der Strom IL2 allmählich ab, während der Strom IL3 allmählich ansteigt (siehe Abschnitt (b) und (c) von 12). Ferner steigt, während der AUS-Periode, die Spannung VC2 allmählich an (Periode zwischen Zeit T1 und Zeit T2 in Abschnitt (d) von 12). Außerdem wird während der AUS-Periode, aufgrund dessen, dass Strom entlang des A-Strompfades fließt, die Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, zur Last 11 entladen.
Während der AUS-Periode fließt, wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, Strom vom Induktor L2003 entlang des B-Strompfades in den Kondensator C2. Wenn Strom entlang des B-Strompfades fließt, wird der Kondensator C2 weiter geladen und die Spannung VC2 steigt weiter an (Periode zwischen Zeit T2 und Zeit T3 in Abschnitt (d) von 12).
Hier sei darauf hingewiesen, dass der Kondensator C2 derart mit elektrostatischer Kapazitanz versehen ist, dass es länger als eine AUS-Periode dauert, um den Kondensator C2 auf eine maximale geladene Spannung davon zu laden. Hier steigt, wie in Abschnitt (d) von 12 veranschaulicht, wenn der Kondensator C2 für eine AUS-Periode geladen wird, die Spannung VC2 um eine Spannung ΔVC2 an (Periode zwischen Zeit T1 und Zeit T3 in Abschnitt (d) von 12).
Im Anschluss daran leitet, wenn das Schaltelement Q1 noch einmal EINschaltet, die Diode D2002 nicht und es fließt kein Strom vom Induktor L2003 entlang des B-Strompfades in den Kondensator C2. Somit wird die Spannung VC2 im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (Periode zwischen Zeit T3 und Zeit T4 in Abschnitt (d) von 12).
Wie oben beschrieben steigt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1 um die Spannung ΔVC2 an.
Währenddessen sinkt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 allmählich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die von der Zeitkonstante des Gleichstromversorgungskreises 2001 abhängt. Es besteht eine Beziehung zwischen derartigen Faktoren wie Stromverbrauch des Kondensators C2 und der Last 11 usw. und der Zeitkonstante des Gleichstromversorgungskreises 2001.
Wie oben beschrieben steigt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 intermittierend um die Spannung ΔVC2 an. Aufgrund dessen steigt, während einer Periode, die einem Viertelzyklus der ersten Hälfte jedes Halbzyklus des Wechselstromeingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2 entspricht, die Spannung VC2 mit einer langsameren Geschwindigkeit im Vergleich zum Momentanwert Vin an.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dauer der Energieentladungsperiode, d. h. der Zeitraum, der zum Abschließen des Entladens der magnetischen Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, erforderlich ist, in Abhängigkeit von der Größenordnung der Ausgangsspannung von der Gleichrichterschaltung 2 verändert werden kann. Außerdem treibt im Gleichstromversorgungskreis 2001 die Antriebsschaltung U1 das Schaltelement Q1 durch eine feststehende Spannungssteuerung an. Somit können das Im-Dienst-Verhältnis und die Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 verändert werden. So kann der Gleichstromversorgungskreis 2001 nicht nur im diskontinuierlichen Modus betrieben werden, welcher oben unter Bezugnahme auf 12 erläutert wurde, sondern er kann auch im kritischen Modus und im kontinuierlichen Modus betrieben werden.
13 beinhaltet Abschnitt (a), der das EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1 im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht, Abschnitt (b-1), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes IL2 veranschaulicht, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus arbeitet, und Abschnitt (b-2), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes IL3 veranschaulicht, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus arbeitet. 13 beinhaltet ferner Abschnitt (c-1), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes IL2 veranschaulicht, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kontinuierlichen Modus arbeitet, und Abschnitt (c-2), der eine Zeitbereichswellenform des Stromes IL3 veranschaulicht, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kontinuierlichen Modus arbeitet. 13 beinhaltet auch Abschnitt (d), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung VC2 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass die in 13 veranschaulichten Zeitbereichswellenformen dem Zustand entsprechen, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist.
Wie in Abschnitt (b-1), (b-2), (c-1) und (c-2) von 13 veranschaulicht, steigt der Strom IL2 in der EIN-Periode sowohl im kritischen Modus als auch im kontinuierlichen Modus allmählich an (siehe die Periode zwischen Zeit T20 und Zeit T21 in Abschnitt (b-1) und (c-1) von 13). Ferner fließt Strom, der vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des C-Strompfades zum Kondensator C2 fließt, d. h. der Strom IL3, nur für die Periode ΔT zu Beginn der EIN-Periode und fließt nicht, nachdem die Periode ΔT vergangen ist (siehe die Periode zwischen Zeit T20 und Zeit T21 in Abschnitt (b-2) und (c-2) von 13). Somit steigt die Spannung VC2 nur während der Periode ΔT zu Beginn der EIN-Periode allmählich an und wird, nachdem die Periode ΔT vergangen ist, im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (siehe Abschnitt (d) von 13).
Wenn das Schaltelement Q1 anschließend AUSschaltet, sinkt der Strom IL2 allmählich (siehe die Periode zwischen Zeit T21 und Zeit T22 in Abschnitt (b-1) und (c-1) in 13) und der Strom IL3, d. h. der Strom, der in den Kondensator C2 fließt, steigt allmählich an (siehe die Periode zwischen Zeit T21 und Zeit T22 in Abschnitt (b-2) und (c-2) in 13). Somit steigt während der AUS-Periode die Spannung VC2 allmählich an (Periode zwischen Zeit T21 und Zeit T22 in Abschnitt (d) von 13).
Anschließend fließt, nachdem das Schaltelement Q1 noch einmal EINschaltet, kein Strom durch den Induktor L2003. Somit steigt die Spannung VC2 nur während der Periode ΔT zu Beginn der EIN-Periode allmählich an und wird, nachdem die Periode ΔT vergangen ist, im Wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten (siehe die Periode zwischen Zeit T22 und Zeit T23 in Abschnitt (d) von 13).
Wie oben beschrieben steigt, selbst wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus arbeitet, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 intermittierend um die Spannung ΔVC2 an. Aufgrund dessen steigt, während einer Periode, die einem Viertelzyklus in der ersten Hälfte jedes Halbzyklus des Wechselstromeingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2 entspricht, die Spannung VC2 mit einer langsameren Geschwindigkeit im Vergleich zum Momentanwert Vin an, und zwar ungeachtet des Betriebsmodus des Gleichstromversorgungskreises 2001.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus arbeitet, der Strom IL2 unaufhörlich fließt. Somit weist, im Vergleich zu wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im diskontinuierlichen Modus arbeitet, eine Periode (im Folgenden als eine „Stromflussperiode” bezeichnet), während welcher Strom von der Gleichrichterschaltung 2 in die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 fließt, eine längere Dauer auf, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus arbeitet. Ferner werden, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kontinuierlichen Modus oder im kritischen Modus arbeiten soll, das Im-Dienst-Verhältnis und die Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 derart eingestellt, dass es während jeder EIN-Periode eine Periode gibt, während welcher für einen vorbestimmten Zeitraum kein Strom in den Kondensator C2 fließt.
14 beinhaltet Abschnitt (a), der eine Zeitbereichswellenform der Spannung, die von der Wechselstromversorgung an die Gleichrichterschaltung 2 bereitgestellt wird, im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht (im Folgenden als Spannung Vs bezeichnet), Abschnitt (b), der eine Zeitbereichswellenform des Momentanwertes Vin im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht, und Abschnitt (c), der eine Zeitbereichswellenform eines Stromes, der von der Wechselstromversorgung an die Gleichrichterschaltung 2 bereitgestellt wird, im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulicht (im Folgenden als Strom Iin bezeichnet). Die gestrichelte Linie in Abschnitt (b) von 14 veranschaulicht eine Zeitbereichswellenform der Spannung VC2. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeitbereichswellenform der Spannung VC2, obwohl sie in Abschnitt (b) von 14 als eine Linie veranschaulicht ist, eine schrittweise Form, wie in Abschnitt (d) von 12 und Abschnitt (d) von 13 veranschaulicht, aufweist. Ferner ist die in Abschnitt (c) in 14 veranschaulichte Zeitbereichswellenform eine Zeitbereichswellenform, die dem Zustand entspricht, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus betrieben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2001 im diskontinuierlichen Modus betrieben wird, eine Zeitbereichswellenform des Stromes Iin eine Impulsform zeigt, die synchron mit dem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 ist, der eine Form aufweist, die ähnlich der in Abschnitt (c) in 14 veranschaulichten Zeitbereichswellenform ist.
Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Halbzyklus der Spannung Vs bereitgestellt, bei welcher es sich um eine Wechselspannung handelt. Während der Periode zwischen Zeit Ta und Zeit Tb, in welcher ein Viertelzyklus der Spannung Vs erreicht wird, ist der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2. Während dieser Periode fließt in der AUS-Periode Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential in den Kondensator C2. Zum Zeitpunkt Tb erreicht der Momentanwert Vin einen Maximalwert Vinmax. Währenddessen ist zum Zeitpunkt Tb die Spannung VC2 noch immer niedriger als die Spannung Vinmax. Anschließend sinkt, während der Periode zwischen Zeit Tb und Zeit Tc, der Momentanwert Vin allmählich und die Spannung VC2 steigt allmählich an. Im Anschluss daran schaltet, wenn der Momentanwert Vin gleich der Spannung VC2 ist, die Diode D2003 auf Nichtleitung. Anschließend wird, während der Periode zwischen Zeit Tc und Zeit Td, in der EIN-Periode die elektrische Ladung, die im Kondensator C2 akkumuliert ist, vom Kondensator C2 durch Strom, der entlang des dritten Strompfades fließt, zur Last 11 und zum Induktor L2002 entladen (siehe 11A), während in der AUS-Periode magnetische Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, durch Strom, der entlang des vierten Strompfades fließt, zur Last 11 entladen wird (siehe 11B). Im Anschluss daran schaltet, wenn der Momentanwert Vin bei Zeitpunkt Te noch einmal im Wesentlichen gleich der Spannung VC2 ist, die Diode D2003 auf Nichtleitung und Strom beginnt vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des ersten Strompfades oder des zweiten Strompfades zum Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential zu fließen.
So fließt im Gleichstromversorgungskreis 2001, während einer Periode Ti(1) zwischen Zeit Ta und Zeit Tc, Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Währenddessen ist, während einer Periode Ts(1) zwischen Zeit Tc und Zeit Te, der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 und es fließt kein Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Somit ist bei jedem Halbzyklus des Wechselstromes, der von der Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, während einer Periode ab wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht bis wenn der Momentanwert Vin und die Spannung VC2 bei der Spannung Vin1 einander gleich sind, der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2. Somit fließt während dieser Periode weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Somit weist, im Vergleich zu einer Struktur (im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet), bei welcher in jedem Halbzyklus der Spannung Vs kein Strom von der Wechselstromversorgung AC über die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 zur Gleichrichterschaltung 2 fließt, wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht hat, der Gleichstromversorgungskreis 2001 einen verbesserten Leistungsfaktor auf. Tatsächlich beträgt der Leistungsfaktor des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 2001, wenn Leistung von 4,48 W von der Wechselstromversorgung zum Gleichstromversorgungskreis 2001 eingespeist wird, etwa 0,74, wohingegen der Leistungsfaktor eines zum Vergleichsbeispiel gehörenden Gleichstromversorgungskreises unter ähnlichen Bedingungen zwischen 0,50 und 0,61 liegt. Ferner beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 2001 eine sogenannte Abwärtswandlerschaltung. Aufgrund dieser werden im Wesentlichen 100% der magnetischen Energie, die im Induktor L2002 akkumuliert ist, an die Last 11 bereitgestellt, und somit weist der Gleichstromversorgungskreis 2001 auch eine verbesserte Schaltungseffizienz auf.
Ferner ist im Gleichstromversorgungskreis 2001 ein Mindestwert Vinmin des Momentanwertes Vin höher als die oder gleich der Spannung eingestellt, die an die Last 11 anzulegen ist oder bei der es sich um die Nennspannung der Last 11 handelt. Diese Konfiguration wird vorgenommen, da, wenn der Mindestwert Vinmin des Momentanwertes Vin niedriger als die Nennspannung der Last 11 ist, die lichtemittierenden Module, aus welchen die Last 11 besteht, Licht in unterschiedlichen Mengen aussenden. Spezifisch weist der Gleichstromversorgungskreis 2001 eine vorbestimmte Zeitkonstante in Bezug auf das Abklingen der Spannung VC2 auf, welche durch angemessene Anpassung der elektrostatischen Kapazitanz des Kondensators C2 und des Widerstandswertes des Widerstandes R7 eingestellt wird.
Der Leistungsfaktor des Gleichstromversorgungskreises 2001 kann ferner durch weiteres Ausdehnen der Periode Ti(1), während welcher der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, und wodurch die Periode weiter ausgedehnt wird, während welcher weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003 fließt, verbessert werden.
Bei der Bezeichnung der Länge jedes Zyklus der EIN/AUS-Schaltung des Schaltelementes Q1 als Tq und des Im-Dienst-Verhältnisses als Don gelten Ausdruck 3 und Ausdruck 4, die im Folgenden bereitgestellt sind. [Mathematik 3]
[Mathematik 4]

n = Ti(1) / Tq (Ausdruck 4)

Im Obengenannten bezeichnet die Spannung ΔVC2 die Menge, um welche die Spannung VC2 pro Zyklus der EIN/AUS-Operation des Schaltelementes Q1 ansteigt. Ferner bezeichnet n die Zahl der Male, die das Schaltelement Q1 während der Periode Ti(1) EIN- und AUSschaltet, Don bezeichnet das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1, Vin bezeichnet den Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2, C2 bezeichnet die elektrostatische Kapazitanz des Kondensators C2 und L2 bezeichnet die Induktanz des Induktors L2. Wie aus Ausdruck 3 und Ausdruck 4 ersichtlich ist, ist die Spannung ΔVC2 (n, k, Don, Vin, C2, L2, L3) eine Funktion, die von n, welches die Zahl der Male bezeichnet, die das Schaltelement Q1 während der Periode Ti(1) EIN- und AUSschaltet, und Don, welches das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 bezeichnet, abhängig ist. So kann, vorausgesetzt, dass die elektrostatische Kapazitanz des Kondensators C2 und die Induktanz des Induktors L2002 feststehend sind, der Wert der Spannung Vin1 verändert werden, indem die Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 angemessen eingestellt werden. Hier resultiert ein niedrigerer Wert, auf den die Spannung ΔVC2 eingestellt wird, welcher die Menge bezeichnet, um welche sich die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 ansteigt, in einer längeren Dauer der Periode Ti(1) und einer sich daraus ergebenden Verbesserung im Leistungsfaktor des Gleichstromversorgungskreises 2001. Somit werden im Gleichstromversorgungskreis 2001 die Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und das Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 auf der Grundlage von ΔVC2 eingestellt, um welche die Spannung VC2 ansteigt.
15 beinhaltet Abschnitt (a) und (b), die jeweils eine Zeitbereichswellenform des Momentanwertes Vin im Gleichstromversorgungskreis 2001 veranschaulichen. Die in Abschnitt (a) von 15 veranschaulichte Zeitbereichswellenform ist die gleiche Zeitbereichswellenform wie oben beschrieben. Die Zeitbereichswellenform in Abschnitt (b) ist die des Momentanwertes Vin der Gleichrichterschaltung 2, wenn eine Konfiguration des Gleichstromversorgungskreises 2001 derart erfolgt, dass sich die Spannung VC2 über die Anschlüsse des Kondensators C2 hinweg um eine geringere Menge als oben beschrieben erhöht. Wie beim Vergleich von Periode Ti(1) in Abschnitt (a) und Periode Ti(2) in Abschnitt (b) zu sehen ist, kann durch eine derartige Konfiguration, bei welcher die Spannung VC2 um eine geringere Menge ansteigt, in jedem Halbzyklus des Wechselstromes bereitgestellt von der Wechselstromversorgung, die Dauer einer Periode, ab wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht bis wenn der Momentanwert Vin und die Spannung VC2 bei einer Spannung Vin1 einander gleich sind, verlängert werden, und dementsprechend kann die Dauer der Periode, während welcher Strom von der Gleichrichterschaltung 2 in den Kondensator C2 fließt, verlängert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dauer der Periode Ti(1) nicht nur durch eine Veränderung der Länge jedes Zyklus des EIN/AUS-Schaltens und des Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes Q1 ausgedehnt werden kann, sondern auch durch das Versehen des Kondensators C2 mit höherer elektrostatischer Kapazitanz und Versehen des Induktors L2002 und L2003 mit höherer Induktanz.
Zusammenfassend fließt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, Strom entlang des ersten Strompfades oder des zweiten Strompfades, welche beide am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential beginnen und am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential enden. Somit fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 in die Spannungsumwandlungsschaltung 2003. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom hauptsächlich entlang des ersten Strompfades, welcher nicht durch den Kondensator C2 verläuft, und es fließt kein Strom in den Kondensator C2. Somit wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode der Kondensator nicht geladen. Währenddessen fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom entlang des zweiten Strompfades, welcher durch den Kondensator C2 verläuft, und der Kondensator C2 wird geladen. So wechseln sich eine Periode, während welcher der Kondensator C2 geladen wird, und eine Periode, während welcher der Kondensator C2 nicht geladen wird, wiederholt ab, synchron mit dem EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1.
Dies resultiert darin, dass die Spannung VC2 im Vergleich zu einer Struktur, bei welcher ungeachtet des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential zum Kondensator C2 fließt, mit einer langsameren Geschwindigkeit ansteigt. Aufgrund dessen bleibt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001 an dem Punkt, wenn der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, die Spannung VC2 niedriger als der Maximalwert Vinmax. Dementsprechend bleibt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001 der Momentanwert Vin für einen bestimmten Zeitraum, nachdem der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht, höher als die Spannung VC2, und während dieser Periode fließt weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades zum Kondensator C2. Während weiterhin Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades zum Kondensator C2 fließt, fließt weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003.
Aufgrund dessen weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 2001 einen verbesserten Leistungsfaktor im Vergleich zu einer Struktur auf, bei welcher kein Strom von einer Wechselstromversorgung über eine Gleichrichterschaltung zu einem Kondensator fließt, nachdem ein Momentanwert des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung einen Maximalwert erreicht hat. Dies geschieht aufgrund dessen, dass im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001 weiterhin Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2003 fließt, selbst nachdem der Momentanwert Vin den Maximalwert Vinmax erreicht hat, und aufgrund dessen fließt im Vergleich zur oben beschriebenen Struktur für einen längeren Zeitraum (Periode Ti(1)) Strom durch die Gleichrichterschaltung 2.
Außerdem kann ein herkömmlicher Gleichstromversorgungskreis aufgrund des Einschlusses einer Leistungsfaktorkorrektur(PFC)-Schaltung angeschlossen an eine Gleichrichterschaltung und eine Aufwärts-/Abwärtsschaltung, die stromabwärts von der PFC-Schaltung angeschlossen wird, einen verbesserten Leistungsfaktor aufweisen. Üblicherweise beinhaltet eine PFC-Schaltung ein Schaltelement, einen Induktor, einen Steuer-IC usw. Im Gegensatz zu einem derartigen herkömmlichen Gleichstromversorgungskreis weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 2001 einen verbesserten Leistungsfaktor auf, während er keine PFC-Schaltung beinhaltet. So weist der Gleichstromversorgungskreis 2001 im Vergleich zu einem derartigen herkömmlichen Gleichstromversorgungskreis eine geringere Schaltungsgröße auf und weist eine verbesserte Schaltungseffizienz auf, da der Leistungsverlust darin verringert wird.
Außerdem ist bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 2001 das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand fließt, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 3 eingespeist wird, ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last 11, die Induktoren L2002 und L2003 und die Diode D2002 und fließt in den Kondensator C2. Im Gleichstromversorgungskreis 2001 wird aufgrund dessen, dass die Last 11 und die Induktoren L2002 und L2003 als Strombegrenzungselemente in Bezug auf den Einschaltstrom funktionieren, der Fluss von übermäßigem Einschaltstrom verhindert. Dementsprechend wird eine Beschädigung der Dioden, die in der Gleichrichterschaltung 2 usw. enthalten sind, verhindert, welche ansonsten aufgrund des Fließens eines übermäßigen Einschaltstromes stattfinden würde. Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund dessen, dass das Schaltelement Q1 wie oben beschrieben EIN- und AUSschaltet, der Einschaltstrom, der durch die Induktoren L2002 und L2003 fließt, die Form eines Hochfrequenzstromes annimmt. Dementsprechend funktionieren die Induktoren L2002 und L2003 als Hochimpedanzwiderstand in Bezug auf diesen Hochfrequenzeinschaltstrom. So kann, selbst wenn die Induktoren L2002 und L2003 Induktoren kleiner Größe mit geringer Induktanz sind, der Einschaltstrom effektiv begrenzt werden. Außerdem muss, da die Induktoren L2002 und L2003 als Strombegrenzungselemente funktionieren, der Widerstand R1 nur einen relativ geringen Widerstand aufweisen. Somit weist der Gleichstromversorgungskreis 2001 eine verbesserte Schaltungseffizienz auf.
<Ausführungsform 3>
In Ausführungsform 1 ist eine Beschreibung der Spannungsumwandlungsschaltung 3 bereitgestellt, welche eine Abwärtswandlerschaltung beinhaltet. Jedoch kann eine zur vorliegenden Offenbarung gehörende Spannungsumwandlungsschaltung alternativ eine Aufwärts-/Abwärtswandlerschaltung beinhalten.
16 ist ein Schaltplan, der einen zur Ausführungsform 3 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 201 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 1 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 1 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Wie in 16 veranschaulicht, beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 201 eine Spannungsumwandlungsschaltung 203. Die Spannungsumwandlungsschaltung 203 beinhaltet ein Schaltelement Q1, einen Induktor L202, die Dioden D200, D201 und D202, die Kondensatoren C202 und C204 und einen Widerstand R7.
Ein erster Anschluss des Induktors L202 ist an eine Kathode der Diode D200 angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Induktors L202 ist an einen Drain des Schaltelementes Q1 angeschlossen. Eine Anode der Diode D200 ist an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen und eine Kathode der Diode D200 ist an den ersten Anschluss des Induktors L202 angeschlossen. Eine Anode der Diode D201 (erstes unidirektionales Element) ist an den zweiten Anschluss des Induktors L202 und den Drain des Schaltelementes Q1 angeschlossen und eine Kathode der Diode D201 ist an einen Anschluss der Last 11 mit hohem Potential angeschlossen. Ein erster Anschluss des Kondensators C202 ist an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Kondensators C202 ist an eine Anode der Diode D202 angeschlossen. Der Kondensator C202 ist ein elektrolytischer Kondensator. Es sei darauf hingewiesen, dass der Kondensator C202 alternativ zum Beispiel ein Keramikkondensator mit hoher Dielektrizitätskonstante oder ein Filmkondensator sein kann. Die Anode der Diode D202 (zweites unidirektionales Element) ist an den zweiten Anschluss des Kondensators C202 und einen Anschluss der Last 11 mit niedrigem Potential angeschlossen und eine Kathode der Diode D202 ist an den ersten Anschluss des Induktors L202 und die Kathode der Diode D200 angeschlossen. Der Kondensator C204 ist parallel zur Last 11 geschaltet und weist eine Funktion zum Glätten einer Spannung über die Anschlüsse der Last 11 hinweg auf.
Folgendes erläutert die Operationen des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 201.
Bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 201 ist das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand fließt, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 203 eingespeist wird, ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D200, den Induktor L202, die Diode D201 und die Last 11 und fließt in den Kondensator C202, ähnlich wie im zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1. Der Fluss dieses Einschaltstromes in den Kondensator C202 lädt den Kondensator C202. Aufgrund dieser Ladung ist die Spannung des Kondensators C202 gleich einer Spannung, die niedriger als der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung 2 ist, und zwar um eine Menge, die gleich einem Spannungsabfall ist, der an der Last 11 auftritt. Im Anschluss daran fließt im Gleichstromversorgungskreis 201 Strom entlang eines der folgenden Strompfade. Ein Strompfad an einem gegebenen Punkt hängt ab von der Größenordnung des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2 an dem gegebenen Punkt und ob das Schaltelement Q1 an dem gegebenen Punkt EIN oder AUS ist.
17A, 17B, 18A, 18B sind jeweils ein Schaltplan des Gleichstromversorgungskreises 201, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses im Gleichstromversorgungskreis 201. In 17A, 17B, 18A, 18B ist der feststehende Spannungskreis 4 nicht veranschaulicht.
17A und 17B entsprechen dem Zustand, während ein Momentanwert Vin des Spannungsausgangs von der Gleichrichterschaltung 2 niedriger als eine Spannung VC2 über die Anschlüsse des Kondensators C202 hinweg ist. Ferner veranschaulicht 17A den Stromfluss in der EIN-Periode und 17B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 17A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D200, den Induktor L202, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „erster Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, ist die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Induktor L202 und der Kathode der Diode D200 höher als die elektrische Ladung an dem zweiten Anschluss (Anschluss mit hohem Potential) des Kondensators C202. Aufgrund dessen leitet die Diode D202 nicht. Ferner beträgt, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Induktor L202 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leitet die Diode D201 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L202 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 17B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L202, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D201, die Last 11 und die Diode D202 und kehrt zum Induktor L202 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „A-Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des A-Strompfades fließt, ist eine Spannung an dem Knoten zwischen dem Induktor L202 und dem Schaltelement Q1 höher als eine Spannung an einem Knoten zwischen der Last 11 und der Kathode der Diode S201, und zwar um eine Menge gleich einer EIN-Spannung der Diode D201. Somit leitet die Diode D201. Außerdem fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode auch Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D200, den Induktor L202, die Diode D201, die Last 11 und den Kondensator C202 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „zweiter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des zweiten Strompfades fließt, wird der Kondensator C202 geladen.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom aus der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 203.
18A und 18B entsprechen dem Zustand, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist. Ferner veranschaulicht 18A den Stromfluss in der EIN-Periode und 18B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 18A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem zweiten Anschluss (Anschluss mit hohem Potential) des Kondensators C202, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D202, den Induktor L202, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den ersten Anschluss (Anschluss mit niedrigem Potential) des Kondensators C202. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „dritter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, ist die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Kondensator C202 und der Anode der Diode D202 höher als die elektrische Ladung am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential. Aufgrund dessen leitet die Diode D200 nicht. Ferner beträgt, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, die elektrische Ladung am Knoten zwischen dem Induktor L202 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leitet die Diode D201 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L202 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 18B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L202, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D201, die Last 11 und die Diode D202 und kehrt zum Induktor L202 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „vierter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des vierten Strompfades fließt, wird die magnetische Energie, die im Induktor L202 akkumuliert ist, zur Last 11 entladen.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, kein Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 203.
Ähnlich wie im Obengenannten steigt im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 201, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 intermittierend um eine Spannung ΔVC2 an (siehe Abschnitt (a) bis (c) in 4). Aufgrund dessen steigt, ähnlich wie im zur Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1, im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 201, während einer Periode, die einem Viertelzyklus in der ersten Hälfte jedes Halbzyklus des Wechselstromeingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2 entspricht, der Momentanwert Vin im Vergleich zur Spannung VC2 (siehe Abschnitt (b) in 5) mit einer schnelleren Geschwindigkeit an. Mit anderen Worten, die Spannung VC2 steigt im Vergleich zum Momentanwert Vin im Gleichstromversorgungskreis 201 mit einer langsameren Geschwindigkeit an.
Somit fließt bei jedem Halbzyklus der Spannung Vs, bei welcher es sich um eine Wechselspannung handelt, ein Strom Iin für einen bestimmten Zeitraum von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2, selbst nachdem ein absoluter Wert der Spannung Vs einen Maximalwert davon erreicht. Aufgrund dessen fließt im Gleichstromversorgungskreis 201 für einen relativ langen Zeitraum Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 203. So weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 201 einen verbesserten Leistungsfaktor im Vergleich zu einem zu einem Vergleichsbeispiel gehörenden Gleichstromversorgungskreis. Tatsächlich liegt die Schaltungseffizienz des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 201, wenn eine Leistung von 8,20 W von der Wechselstromversorgung zum Gleichstromversorgungskreis 201 eingespeist wird, bei etwa 0,72.
<Ausführungsform 4>
In Ausführungsform 2 ist eine Beschreibung der Spannungsumwandlungsschaltung 2003 bereitgestellt, welche eine Abwärtswandlerschaltung beinhaltet. Alternativ dazu kann die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 eine Aufwärts-/Abwärtswandlerschaltung beinhalten.
19 ist ein Schaltplan, der einen zu Ausführungsform 4 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2201 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2201 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 2203. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2203 beinhaltet ein Schaltelement Q1, die Induktoren L2003 und L2202, die Dioden D2002 und D2003 (erstes unidirektionales Element bzw. zweites unidirektionales Element), eine Diode D2201, die Kondensatoren C2 und C4 und einen Widerstand R7.
Ein erster Anschluss des Induktors L2202 ist an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen und ein zweiter Anschluss des Induktors L2202 ist an einen Drain des Schaltelementes Q1 angeschlossen. Eine Anode der Diode D2201 (drittes unidirektionales Element) ist an den zweiten Anschluss des Induktors L2202 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2201 ist an die Last 11 angeschlossen. Ferner ist, ähnlich wie im zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001, im Gleichstromversorgungskreis 2201 der Induktor L2003 (Strombegrenzungselement) zwischen eine Kathode der Diode D2002 und einen zweiten Anschluss des Kondensators C2 geschaltet, der sich gegenüber eines ersten Anschlusses des Kondensators C2 befindet, der an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen ist.
Folgendes erläutert Operationen des zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreises 2201.
Bei Inbetriebnahme des Gleichstromversorgungskreises 2201 ist das Schaltelement Q1 AUS. In diesem Zustand fließt, wenn Spannung von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2203 eingespeist wird, ein Einschaltstrom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor L2202, die Diode D2002 und den Induktor L2003 und fließt in den Kondensator C2. Der Fluss dieses Einschaltstromes in den Kondensator C2 lädt den Kondensator C2 derart, dass die Spannung des Kondensators C2 gleich dem Spannungsausgang aus der Gleichrichterschaltung 2 ist. Im Anschluss daran fließt, nachdem mindestens ein Halbzyklus des Wechselstromes, der von der Stromversorgung AC zur Gleichrichterschaltung 2 bereitgestellt wird, vergangen ist, Strom entlang der folgenden Strompfade im Gleichstromversorgungskreis 2201. Ein Strompfad an einem gegebenen Punkt hängt ab von der Größenordnung des Spannungsausgangs aus der Gleichrichterschaltung 2 an dem gegebenen Punkt und ob das Schaltelement Q1 an dem gegebenen Punkt EIN oder AUS ist.
20A, 20B, 21A, 21B, 22A, 22B sind jeweils ein Schaltplan des Gleichstromversorgungskreises 2201, einschließlich einer Veranschaulichung des Stromflusses im Gleichstromversorgungskreis 2201. In 20A, 20B, 21A, 21B, 22A, 22B ist der feststehende Spannungskreis 4 nicht veranschaulicht.
20A und 20B und 21A entsprechen dem Zustand, während ein Momentanwert Vin des Spannungsausgangs aus der Gleichrichterschaltung 2 höher als eine oder gleich einer Spannung VC2 über die Anschlüsse des Kondensators C2 hinweg ist. Ferner veranschaulicht 20A den Stromfluss in der EIN-Periode und 20B und 21A veranschaulichen den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 20A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor L202, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „erster Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, beträgt die elektrische Ladung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2202 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leiten die Dioden D2201 und D2002 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des ersten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2202 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 20B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2202, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2201 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2202 zurück. Dieser Pfad wir im Folgenden als ein „A-Strompfad” bezeichnet”. Wenn Strom entlang des A-Strompfades fließt, ist eine Spannung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2202 und der Anode der Diode D2201 höher als der Spannungsausgang von der Gleichrichterschaltung 2, und zwar um eine Menge gleich einer EIN-Spannung der Diode D2201. Somit leitet die Diode D2201. Außerdem fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode auch Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor L2202, die Diode D2002, den Induktor L2003 und den Kondensator C2 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „zweiter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des zweiten Strompfades fließt, wird der Kondensator C2 geladen und magnetische Energie wird im Induktor L2202 akkumuliert.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode, insbesondere wenn der Induktor L2202 das Entladen der darin akkumulierten magnetischen Energie abschließt, Strom aus dem zweiten Anschluss des Induktors L2003 fließt, in der angegebenen Reihenfolge durch den Kondensator C2, den Widerstand R7, eine Body-Diode des Schaltelementes Q1 und die Diode D2002 fließt und in den ersten Anschluss des Induktors L2003 fließt, wie in 21A veranschaulicht. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „B-Strompfad” bezeichnet. Zur gleichen Zeit wird Strom, der aus dem Kondensator C4 entladen wird, an die Last 11 bereitgestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass Strom entlang des B-Strompfades fließt, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2201 im diskontinuierlichen Modus betrieben wird, ähnlich wie in Ausführungsform 2. So fließt, wenn der Gleichstromversorgungskreis 2201 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus betrieben wird, kein Strom entlang des B-Strompfades. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode, insbesondere wenn der Gleichstromversorgungskreis 2201 im kritischen Modus oder im kontinuierlichen Modus arbeitet, zeitweise (nur während einer Periode ΔT) Strom aus dem Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor L2202, die Diode D2002, den Induktor L2003 und den Kondensator C2 und fließt in den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential, wie in 21B veranschaulicht. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „C-Strompfad” bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Fall zur gleichen Zeit Strom entlang des C-Strompfades wie auch entlang des ersten Strompfades fließt. So fließt, während der Periode ΔT, unmittelbar nachdem das Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, Strom entlang des C-Strompfades und in den Kondensator C2, wodurch der Kondensator C2 geladen wird.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, weiterhin Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2203. Ferner fließt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom entlang des zweiten Strompfades oder des B-Strompfades, und der Kondensator C2 wird geladen. Währenddessen wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des ersten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Andererseits wird, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom vom Induktor L2202 entlang des A-Strompfades und vom Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential entlang des zweiten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Ferner wird, wenn das Entladen der Energie, die im Induktor L2202 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, nur vom Kondensator C4 Strom an die Last 11 bereitgestellt.
22A und 22B entsprechen dem Zustand, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist. Ferner veranschaulicht 22A den Stromfluss in der EIN-Periode und 22B veranschaulicht den Stromfluss in der AUS-Periode.
Wie in 22A veranschaulicht, fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom aus dem zweiten Anschluss (Anschluss mit hohem Potential) des Kondensators C2, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2003, den Induktor L2202, das Schaltelement Q1 und den Widerstand R7 und fließt in den ersten Anschluss (Anschluss mit niedrigem Potential) des Kondensators C2. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „dritter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, beträgt die elektrische Ladung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2202 und dem Schaltelement Q1 im Wesentlichen 0 V. Aufgrund dessen leiten die Dioden D2201 und D2002 nicht. Ferner wird, wenn Strom entlang des dritten Strompfades fließt, magnetische Energie im Induktor L2202 akkumuliert.
Währenddessen fließt, wie in 22B veranschaulicht, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom aus dem Induktor L2202, fließt in der angegebenen Reihenfolge durch die Diode D2201 und die Last 11 und kehrt zum Induktor L2202 zurück. Dieser Pfad wird im Folgenden als ein „vierter Strompfad” bezeichnet. Wenn Strom entlang des vierten Strompfades fließt, wird die magnetische Energie, die im Induktor L2202 akkumuliert ist, zur Last 11 entladen.
Im Anschluss daran stoppt, wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2202 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, der Stromfluss entlang des vierten Strompfades.
Wie oben beschrieben fließt, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, kein Strom von der Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2203. Insbesondere wird, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der EIN-Periode Strom vom Kondensator C2 entlang des dritten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Andererseits wird, während der Momentanwert Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, in der AUS-Periode Strom vom Induktor L2202 entlang des vierten Strompfades an die Last 11 bereitgestellt. Ferner wird, wenn die Entladung der Energie, die im Induktor L2202 akkumuliert ist, abgeschlossen ist, nur vom Kondensator C4 Strom an die Last 11 bereitgestellt.
Im zur vorliegenden Ausführungsform gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2201 steigt, während der Momentanwert Vin höher als die oder gleich der Spannung VC2 ist, die Spannung VC2 bei jedem Zyklus des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 intermittierend um eine Spannung ΔVC2 an (siehe Abschnitt (d) in 11 und Abschnitt (d) in 12). Aufgrund dessen steigt, ähnlich wie im zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1, während einer Periode, die einem Viertelzyklus in der ersten Hälfte jedes Halbzyklus des Wechselstromeingangs von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2 entspricht, die Spannung VC2 im Vergleich zum Momentanwert Vin mit einer langsameren Geschwindigkeit an (siehe Abschnitt (b) in 14).
Somit fließt, ähnlich wie im zu Ausführungsform 2 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2001, in jedem Halbzyklus einer Spannung Vs, bei welcher es sich um eine Wechselspannung handelt, ein Strom Iin für eine bestimmte Periode von der Wechselstromversorgung zur Gleichrichterschaltung 2, selbst nachdem ein absoluter Wert der Spannung Vs einen Maximalwert davon erreicht. Aufgrund dessen fließt im Gleichstromversorgungskreis 2201 für einen relativ langen Zeitraum Strom von der Wechselstromversorgung über die Gleichrichterschaltung 2 zur Spannungsumwandlungsschaltung 2203. So weist der zur vorliegenden Ausführungsform gehörende Gleichstromversorgungskreis 2201 einen verbesserten Leistungsfaktor im Vergleich zu einem zu einem Vergleichsbeispiel gehörenden Gleichstromversorgungskreis auf.
<Modifikationen>

(1) Im zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 beinhaltet die Spannungsumwandlungsschaltung 3 die Dioden D1 und D2 als unidirektionale Elemente. Alternativ dazu kann die Spannungsumwandlungsschaltung 3 ein anderes unidirektionales Element als eine Diode beinhalten.

23 ist ein Schaltplan, der einen zur vorliegenden Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 301 veranschaulicht.
Der Gleichstromversorgungskreis 301 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 303. Die Spannungsumwandlungsschaltung 303 beinhaltet die Schaltelemente Q201 und Q202, bei welchen es sich jeweils um einen N-Kanal-MOSFET handelt. Ferner beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 301 eine Antriebsschaltung U2. Die Antriebsschaltung U2 weist die Steueranschlüsse te4 und te5 auf, welche Signalspannungen ausgeben und das EIN/AUS-Schalten der Schaltelemente Q202 bzw. Q201 steuern.
Eine Source des Schaltelementes Q201 ist an einen Kondensator C2 angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q201 ist über einen Widerstand R211 an den Steueranschluss te5 der Antriebsschaltung U2 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q201 ist an einen Knoten zwischen einem Induktor L2 und einem Schaltelement Q1 angeschlossen. Ferner ist eine Source des Schaltelementes Q202 an eine Kathode einer Diode D0 angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q202 ist über einen Widerstand R212 an den Steueranschluss te4 der Antriebsschaltung U2 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q202 ist an den Kondensator C2 angeschlossen.
24A veranschaulicht eine Zeitbereichswellenform einer Spannung Vin, die im zur vorliegenden Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 301 von einer Gleichrichterschaltung 2 ausgegeben wird, und 24B veranschaulicht die EIN/AUS-Schaltung jedes der Schaltelemente Q1, Q201 und Q202 im zur vorliegenden Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 301. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden, wie in 24 veranschaulicht, eine Periode, während welcher die Spannung Vin höher als eine oder gleich einer Spannung VC2 über Anschlüsse des Kondensators C2 hinweg ist, als Periode A bezeichnet wird und eine Periode, während welcher die Spannung Vin niedriger als die Spannung VC2 ist, als Periode B bezeichnet wird.
Wie in 24B veranschaulicht, stellt die Antriebsschaltung U2 während Periode A jedem der Schaltelemente Q201 und Q202 eine Signalspannung zur Verfügung, die eine rechtwinklige Wellenform aufweist und die um einen halben Zyklus von einem Signalspannungseingang zum Schaltelement Q1 versetzt ist.
Währenddessen stellt die Antriebsschaltung U2 während Periode B dem Schaltelement Q201 eine Signalspannung zur Verfügung, die eine rechtwinklige Wellenform aufweist und die um einen halben Zyklus von einem Signalspannungseingang zum Schaltelement Q1 versetzt ist, und hält einen Signalspannungseingang zum Schaltelement Q202 mit einer Spannung aufrecht, die höher als eine oder gleich einer EIN-Spannung des Schaltelementes Q202 ist. So wird das Schaltelement Q202 im EIN-Zustand gehalten.
So funktionieren die Schaltelemente Q201 und Q202 in der Spannungsumwandlungsschaltung 303 als Gleichrichterelemente.

(2) In Ausführungsform 1 ist eine Beschreibung des Gleichstromversorgungskreises 1 bereitgestellt, in welchem die Kondensatoren C43 und C47 in der AUS-Periode geladen werden, und die im Kondensator C47 akkumulierte Ladung wird in der EIN-Periode zum Kondensator C43 entladen. Der Gleichstromversorgungskreis 1 ist jedoch nicht auf diese Weise begrenzt. Zum Beispiel kann der Gleichstromversorgungskreis 1 wie im Folgenden beschrieben modifiziert sein, sodass er einen Transformator anstelle des Induktors L2 beinhaltet, und derart, dass Strom von einer Sekundärspule dieses Transformators zum feststehenden Spannungskreis 4 fließt, d. h. derart, dass der feststehende Spannungskreis 4 durch Strom geladen wird, der aus der Sekundärspule fließt.

25 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 501 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 1 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 1 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 501 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 503. Die Spannungsumwandlungsschaltung 503 beinhaltet einen Transformator Tr501. Der Transformator Tr501 beinhaltet eine Primärspule L511 und eine Sekundärspule T512. Die Primärspule L511 funktioniert in ähnlicher Weise wie der Induktor L2 in Ausführungsform 1. Im Transformator Tr502 weisen die Primärspule L511 und die Sekundärspule T512 die gleiche Polarität auf. Der Gleichstromversorgungskreis 501 beinhaltet auch einen feststehenden Spannungskreis 504. Im feststehenden Spannungskreis 504 ist ein Kondensator C547 zwischen einen Ausgangsanschluss einer Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential und einen Knoten zwischen der Sekundärspule T512 des Transformators Tr502 und einem Widerstand R46 geschaltet. Der Kondensator C547 funktioniert als ein sogenannter Dämpfungskondensator in Bezug auf die Sekundärspule T512. In dieser Modifikation wird Strom von der Sekundärspule T512 an den feststehenden Spannungskreis 504 bereitgestellt, wenn ein Schaltelement Q1 AUSschaltet, d. h. wenn magnetische Energie in der Primärspule L511 des Transformators Tr501 akkumuliert wird. Spezifischer wird ein Kondensator C43 durch Strom geladen, der aus der Sekundärspule T512 fließt, durch den Widerstand R46 und eine Diode D45 fließt und in den Kondensator C43 fließt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Kondensator C547 nicht enthalten sein muss.
Im in 25 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 501 weisen die Primärspule L511 und die Sekundärspule T512 des Transformators Tr501 die gleiche Polarität auf. Alternativ dazu können die Primärspule L511 und die Sekundärspule T512 entgegengesetzte Polarität aufweisen. In einem solchen Fall wird Strom von der Sekundärspule T512 an den feststehenden Spannungskreis 504 bereitgestellt, wenn das Schaltelement Q1 EINschaltet, d. h. wenn die Primärspule L511 magnetische Energie entlädt.
So wird in dem in 25 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 501 Strom von der Sekundärspule L512 an den feststehenden Spannungskreis 504 bereitgestellt, wenn magnetische Energie durch die Primärspule L511 entladen wird oder wenn magnetische Energie in der Primärspule L511 akkumuliert wird. Alternativ dazu kann eine Modifikation wie im Folgenden beschrieben vorgenommen werden, bei welcher Strom von der Sekundärspule L512 an den feststehenden Spannungskreis 504 bereitgestellt wird, wenn magnetische Energie durch die Primärspule L511 entladen wird und wenn magnetische Energie in der Primärspule L511 akkumuliert wird.
26 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 601 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass in 26 eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in 25 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in 25 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 601 unterscheidet sich vom in 25 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 501 durch den Einschluss einer Spannungsumwandlungsschaltung 603, welche eine Diodenbrücke DB beinhaltet. Die Eingangsanschlüsse der Diodenbrücke DB sind zwischen die Anschlüsse einer Sekundärspule T512 eines Transformators Tr501 geschaltet. Ferner ist ein Ausgangsanschluss der Diodenbrücke DB mit hohem Potential an einen feststehenden Spannungskreis 504 angeschlossen und ein Ausgangsanschluss der Diodenbrücke DB mit niedrigem Potential ist an einen Ausgangsanschluss einer Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen. Im Transformator Tr501 können eine Primärspule L511 und die Sekundärspule T512 entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Im Gleichstromversorgungskreis 601 wird Strom von der Diodenbrücke DB an den feststehenden Spannungskreis 504 bereitgestellt, wenn ein Schaltelement Q1 EINschaltet und wenn das Schaltelement Q1 AUSschaltet. Es sei darauf hingewiesen, dass im feststehenden Spannungskreis 504 in 25 und 26 die Diode D54 nicht enthalten sein muss.
Ferner kann, wie im Folgenden beschrieben, eine Modifikation am Gleichstromversorgungskreis 1 vorgenommen werden, und zwar in Bezug auf die Bereitstellung von Leistung von der Spannungsumwandlungsschaltung 3. In der folgenden Modifikation wird Leistung von der Spannungsumwandlungsschaltung 3 an den feststehenden Spannungskreis 4 bereitgestellt, wenn die Spannung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2 und der Diode D1 niedriger als eine oder gleich einer vorbestimmte/n Spannung in der AUS-Periode ist.
27 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 701 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 1 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 1 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, im Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 701 beinhaltet ein Schaltelement Q702. Das Schaltelement Q702 ist zwischen einen feststehenden Spannungskreis 704 und einen Knoten zwischen einem Induktor L2 und einer Anode einer Diode D1 geschaltet. Der Induktor L2 und die Diode D1 sind in eine Spannungsumwandlungsschaltung 703 eingeschlossen. Ferner beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 701 eine Antriebsschaltung U3. Die Antriebsschaltung U3 weist einen Steueranschluss te4 auf, der eine Signalspannung ausgibt und das Schaltelement Q702 steuert.
Das Schaltelement Q702 ist ein N-Kanal-MOSFET. Eine Source des Schaltelementes Q702 ist an den feststehenden Spannungskreis 704 angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q702 ist über einen Widerstand R712 an den Steueranschluss te4 der Antriebsschaltung U3 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q702 ist an den Knoten zwischen dem Induktor L2 und der Anode der Diode D1 angeschlossen. Der feststehende Spannungskreis 704 beinhaltet einen Widerstand R46, welcher direkt an die Source des Schaltelementes Q702 angeschlossen ist. So entspricht der feststehende Spannungskreis 704 dem in 25 veranschaulichten feststehenden Spannungskreis 504 ohne den Kondensator C547.
Im Gleichstromversorgungskreis 701 schaltet die Antriebsschaltung U3 das Schaltelement Q702 EIN, indem die Signalspannung des Steueranschlusses te4 mit einer vorbestimmten Spannung, die höher als 0 V ist, bereitgestellt wird, wenn die Spannung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2 und der Anode der Diode D1 gleich einer vorbestimmten Spannung ist oder darunter abfällt, während das Schaltelement Q1 durch eine Signalspannung im AUS-Zustand gehalten wird, die eine vorbestimmte Spannung höher als 0 V aufweist, die vom Ausgangsanschluss te1 ausgegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Timing, mit welchem das Schaltelement Q702 EINgeschaltet wird, im Voraus eingestellt wird. Somit wird ein Leistungsverlust am Widerstand R46 im feststehenden Spannungskreis 704 verringert, wodurch wiederum die Schaltungseffizienz verbessert wird. Ferner beinhaltet der feststehende Spannungskreis 704 eine verringerte Zahl von Schaltungselementen, wodurch die Schaltungsgröße verringert wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die mit Bezug auf 25 bis 27 beschriebenen feststehenden Spannungskreise auch auf den zu Ausführungsform 3 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 201 anwendbar sind.

(3) In Ausführungsform 1 ist eine Beschreibung der Spannungsumwandlungsschaltung 3 bereitgestellt, welche eine nichtisolierte Spannungsumwandlungsschaltung, wie z. B. eine Abwärtswandlerschaltung, beinhaltet. Alternativ dazu kann die Spannungsumwandlungsschaltung 3 eine isolierte Spannungsumwandlungsschaltung beinhalten, wie in der folgenden Modifikation beschrieben.

28 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 401 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 1 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 1 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, im Folgenden weggelassen.
Wie in 28 veranschaulicht, beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 401 eine Spannungsumwandlungsschaltung 403. Die Spannungsumwandlungsschaltung 403 ist ein Sperrwandler und beinhaltet ein Schaltelement Q1, einen Transformator Tr401, der eine Primärspule L411 und eine Sekundärspule L412 aufweist, die Dioden D1, D2 und D403, die Kondensatoren C2 und C404 und einen Widerstand R7. Im Transformator Tr401 weisen die Primärspule L411 und die Sekundärspule T412 entgegengesetzte Polarität auf. Eine Source des Schaltelementes Q1 ist über den Widerstand R7 an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q1 ist über einen Widerstand R11 an eine Antriebsschaltung U1 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q1 ist an einen ersten Anschluss der Primärspule L411 angeschlossen. Eine Anode der Diode D1 ist an einen Knoten zwischen der Primärspule L411 und dem Schaltelement Q1 angeschlossen und eine Kathode der Diode D1 ist an den Kondensator C2 angeschlossen. Eine Anode der Diode D403 ist an einen ersten Anschluss der Sekundärspule L412 des Transformators Tr401 angeschlossen und eine Kathode der Diode D403 ist an einen ersten Anschluss des Kondensators C404 angeschlossen. Ein zweiter Anschluss des Kondensators C404 ist an einen zweiten Anschluss der Sekundärspule L412 des Transformators Tr401 angeschlossen. Die Spannungsumwandlungsschaltung 403 gibt über die Anschlüsse des Kondensators C404 hinweg eine Spannung an eine Last 11 aus, die parallel zum Kondensator C404 geschaltet ist.
Diese Modifikation stellt die Sicherheit sicher, wenn eine hohe Leistung an die Last 11 bereitgestellt wird.

(4) In Ausführungsform 2 ist eine Beschreibung des Gleichstromversorgungskreises 2001 bereitgestellt, welcher die Diode D2003 beinhaltet, deren Kathode am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen ist. Alternativ dazu kann der Gleichstromversorgungskreis 2001 wie im Folgenden beschrieben modifiziert sein.

29 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1101 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 1101 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 1103. Die Spannungsumwandlungsschaltung 1103 beinhaltet eine Diode D1103, deren Anode an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen ist und deren Kathode an einen ersten Anschluss eines Induktors L2002 angeschlossen ist. Im Gleichstromversorgungskreis 1101 wird, wenn ein Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, eine elektrische Ladung, die in einem Kondensator C2 akkumuliert ist, über einen Induktor L2 entladen.

(5) In Ausführungsform 4 ist eine Beschreibung des Gleichstromversorgungskreises 201 bereitgestellt, welcher die Diode D202 beinhaltet, deren Kathode am Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen ist. Alternativ dazu kann der Gleichstromversorgungskreis 201 wie im Folgenden beschrieben modifiziert sein.

30 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1201 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass in 30 eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in 29 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in 29 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 1201 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 1203. Die Spannungsumwandlungsschaltung 1203 beinhaltet eine Diode D1203, deren Anode an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen ist und deren Kathode an eine Kathode einer Diode D2201 angeschlossen ist. Im Gleichstromversorgungskreis 1201 wird, wenn ein Schaltelement Q1 EINgeschaltet wird, eine elektrische Ladung, die in einem Kondensator C2 akkumuliert ist, über eine Last 11, einen Induktor L2202 und das Schaltelement Q1 entladen.

(6) In Ausführungsform 2 und 4 ist eine Beschreibung eines Gleichstromversorgungskreises (2001, 2201) bereitgestellt, der eine Spannungsumwandlungsschaltung (2003, 2203) beinhaltet, bei welcher eine Kathode der Diode D2002 über den Induktor L2003 an den Kondensator C2 angeschlossen ist. Alternativ dazu können die Gleichstromversorgungskreise 2001 und 2201 wie im Folgenden beschrieben derart modifiziert sein, dass ein Kondensator für Überspannungsschutz zwischen die Kathode der Diode D2002 und den Induktor L2003 geschaltet ist.

31 und 32 beinhalten jeweils einen Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis (2301, 2401) veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 (Gleichstromversorgungskreis 2001) oder Ausführungsform 4 (Gleichstromversorgungskreis 2201) aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 oder Ausführungsform 4 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis (2301, 2401) beinhaltet eine Leistungsumwandlungsschaltung (2303, 2403). Die Leistungsumwandlungsschaltung (2303, 2403) beinhaltet einen Kondensator Ca, der zwischen eine Kathode einer Diode D2002 und einen Ausgangsanschluss einer Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential geschaltet ist. Der Kondensator Ca funktioniert als ein sogenannter Dämpfungskondensator in Bezug auf einen Induktor 2003. D. h. der Kondensator Ca unterdrückt einen schnellen Anstieg (d. h. einen Stromstoß) in einer Spannung über die Anschlüsse eines Induktors L2003 hinweg, welcher ohne den Kondensator Ca auftreten würde, wenn ein Schaltelement Q1 von AUS zu EIN geschaltet wird. Eine derartige Modifikation verringert den vom Kondensator C2 geforderten Spannungswiderstand. Somit wird die Größe des Kondensators C2 verringert, was ferner zu einer Verringerung der Schaltungsgröße führt. Es sei darauf hingewiesen, dass eine elektrische Ladung im Kondensator C2 jedes Mal entladen werden muss, wenn ein EIN/AUS-Schalten des Schaltelementes Q1 durchgeführt wird. In Bezug auf diesen Punkt wird in der oben beschriebenen Modifikation die elektrische Ladung, die im Kondensator Ca akkumuliert ist, herausgezogen und an den Kondensator C2 übertragen, wenn magnetische Energie, die im Induktor L2003 akkumuliert ist, entladen wird. Somit resultiert die elektrische Ladung im Kondensator Ca nicht in einem Leistungsverlust, wodurch die Schaltungseffizienz verbessert wird.

(7) In Ausführungsform 2 ist eine Beschreibung des Gleichstromversorgungskreises 2001 bereitgestellt, in welchem die Kondensatoren C43 und C47 in der AUS-Periode geladen werden, und Ladung, die im Kondensator C47 akkumuliert ist, in der EIN-Periode zum Kondensator C43 entladen wird. Jedoch ist der Gleichstromversorgungskreis 2001 nicht auf diese Weise begrenzt. Zum Beispiel kann der Gleichstromversorgungskreis 2001 wie im Folgenden beschrieben modifiziert sein, sodass er einen Transformator anstelle des Induktors L2 beinhaltet, und derart, dass Strom von einer Sekundärspule dieses Transformators zum feststehenden Spannungskreis 4 fließt, d. h. derart, dass der feststehende Spannungskreis 4 durch Strom geladen wird, der aus der Sekundärspule fließt.

33 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2601 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2601 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 2603. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2603 beinhaltet einen Transformator Tr2602. Der Transformator Tr2602 beinhaltet eine Primärspule L2611 und eine Sekundärspule T2612. Die Primärspule L2611 funktioniert in ähnlicher Weise wie der Induktor L2002 in Ausführungsform 2. Im Transformator Tr2602 weisen die Primärspule L2611 und die Sekundärspule L2612 die gleiche Polarität auf. Der Gleichstromversorgungskreis 2601 beinhaltet auch einen feststehenden Spannungskreis 2604. Im feststehenden Spannungskreis 2604 ist ein Kondensator C647 zwischen einen Ausgangsanschluss einer Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential und einen Knoten zwischen der Sekundärspule T2612 des Transformators Tr2602 und einem Widerstand R46 geschaltet. Der Kondensator C647 funktioniert als ein sogenannter Dämpfungskondensator in Bezug auf die Sekundärspule T2612. Bei dieser Modifikation wird Strom von der Sekundärspule T2612 an den feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt, wenn ein Schaltelement Q1 AUSschaltet, d. h. wenn magnetische Energie aus der Primärspule L2611 des Transformators Tr2602 entladen wird. Spezifischer wird ein Kondensator C43 durch Strom geladen, der aus der Sekundärspule T2612 fließt, durch den Widerstand R46 und eine Diode D45 fließt und in den Kondensator C43 fließt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Kondensator C647 nicht enthalten sein muss.
Im in 33 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 2601 weisen die Primärspule L2611 und die Sekundärspule T2612 des Transformators Tr2602 die gleiche Polarität auf. Alternativ dazu können die Primärspule L2611 und die Sekundärspule T2612 entgegengesetzte Polarität aufweisen. In einem derartigen Fall wird Strom von der Sekundärspule T2612 an den feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt, wenn das Schaltelement Q1 EINschaltet, d. h. wenn magnetische Energie in der Primärspule L2611 akkumuliert wird.
So wird im in 33 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 2601 Strom von der Sekundärspule L2612 an den feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt, wenn magnetische Energie durch die Primärspule L2611 entladen wird oder wenn magnetische Energie in der Primärspule L2611 akkumuliert wird. Alternativ dazu kann eine Modifikation, wie im Folgenden beschrieben, vorgenommen werden, bei welcher Strom von der Sekundärspule L2612 an den feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt wird, wenn magnetische Energie durch die Primärspule L2611 entladen wird und wenn magnetische Energie in der Primärspule L2611 akkumuliert wird.
34 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2701 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass in 34 eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in 33 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in 33 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2701 unterscheidet sich vom in 33 veranschaulichten Gleichstromversorgungskreis 2601 durch den Einschluss einer Spannungsumwandlungsschaltung 2703, welche eine Diodenbrücke DB beinhaltet. Die Eingangsanschlüsse der Diodenbrücke DB sind zwischen die Anschlüsse einer Sekundärspule T2712 eines Transformators Tr2702 geschaltet. Ferner ist ein Ausgangsanschluss der Diodenbrücke DB mit hohem Potential an einen feststehenden Spannungskreis 2604 angeschlossen und ein Ausgangsanschluss der Diodenbrücke DB mit niedrigem Potential ist an einen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen. Im Transformator Tr2702 können eine Primärspule L2711 und die Sekundärspule T2712 entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Im Gleichstromversorgungskreis 2701 wird Strom von der Diodenbrücke DB an den feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt, wenn ein Schaltelement Q1 EIN ist und wenn das Schaltelement Q1 AUS ist. Es sei darauf hingewiesen, dass im feststehenden Spannungskreis 2604 in 33 und 34 die Diode D45 nicht enthalten sein muss.
Ferner beinhaltet der in 34 veranschaulichte Gleichstromversorgungskreis 2701 den Transformator Tr2702 anstelle des Induktors L2002 und ist derart konfiguriert, dass Strom von der Sekundärspule 2712 des Transformators Tr2702 zum feststehenden Spannungskreis 2704 fließt, d. h. derart, dass der feststehende Spannungskreis 2704 durch Strom geladen wird, der aus der Sekundärspule 2712 fließt. Alternativ dazu kann der Gleichstromversorgungskreis 2701 zum Beispiel wie im Folgenden beschrieben modifiziert sein, sodass er einen Transformator anstelle des Induktors L2003 beinhaltet, und derart, dass Strom von einer Sekundärspule dieses Transformators zum feststehenden Spannungskreis 2604 fließt, d. h. derart, dass der feststehende Spannungskreis 2604 durch Strom geladen wird, der aus der Sekundärspule fließt.
35 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2801 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass in 35 eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in 34 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in 34 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2801 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 2803. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2803 beinhaltet einen Transformator Tr2803. Der Transformator Tr2803 beinhaltet eine Primärspule L2811 und eine Sekundärspule T2812. Im Transformator Tr2803 weisen die Primärspule L2811 und die Sekundärspule L2812 die gleiche Polarität auf. Bei dieser Modifikation wird Strom von der Sekundärspule T2812 an einen feststehenden Spannungskreis 2604 bereitgestellt, wenn ein Schaltelement Q1 AUS ist, d. h. wenn magnetische Energie aus der Primärspule L2811 des Transformators Tr2803 entladen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Primärspule L2811 und die Sekundärspule T2812 des Transformators Tr2803 entgegengesetzte Polarität aufweisen können.
Ferner kann eine Modifikation, wie im Folgenden beschrieben, in Bezug auf die Bereitstellung von Leistung aus der Spannungsumwandlungsschaltung 2003 vorgenommen werden. Bei der folgenden Modifikation wird Leistung aus der Spannungsumwandlungsschaltung 2003 an einen feststehenden Spannungskreis bereitgestellt, wenn eine Spannung an einem Knoten zwischen dem Induktor L2002 und der Diode D2001 niedriger als eine oder gleich einer vorbestimmte/n Spannung in der AUS-Periode ist.
36 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2901 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2901 beinhaltet ein Schaltelement Q902. Das Schaltelement Q902 ist zwischen einen feststehenden Spannungskreis 2904 und einen Knoten zwischen einem Induktor L2002 und einer Anode einer Diode D2001 geschaltet. Der Induktor L2002 und die Diode D2001 sind in einer Spannungsumwandlungsschaltung 2003 enthalten. Ferner beinhaltet der Gleichstromversorgungskreis 2901 eine Antriebsschaltung U2. Die Antriebsschaltung U2 weist einen Steueranschluss te4 auf, der eine Signalspannung ausgibt und das Schaltelement Q902 steuert.
Das Schaltelement Q902 ist ein N-Kanal MOSFET. Eine Source des Schaltelementes Q902 ist an den feststehenden Spannungskreis 2904 angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q902 ist über einen Widerstand R912 an den Steueranschluss te4 der Antriebsschaltung U2 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q902 ist an den Knoten zwischen dem Induktor L2002 und der Anode der Diode D2001 angeschlossen. Der feststehende Spannungskreis 2904 beinhaltet einen Widerstand R46, der direkt an die Source des Schaltelementes Q902 angeschlossen ist. So entspricht der feststehende Spannungskreis 2904 dem in 33 veranschaulichten feststehenden Spannungskreis 2604, ohne den Kondensator C647.
Im Gleichstromversorgungskreis 2901 schaltet die Antriebsschaltung U2 das Schaltelement Q902 EIN, indem die Signalspannung des Steueranschlusses te4 mit einer vorbestimmten Spannung, die höher als 0 V ist, bereitgestellt wird, wenn die Spannung an dem Knoten zwischen dem Induktor L2002 und der Anode der Diode D2001 gleich einer vorbestimmten Spannung ist oder unter diese abfällt, während das Schaltelement Q1 durch eine Signalspannung im AUS-Zustand gehalten wird, welche eine vorbestimmte Spannung aufweist, die höher als 0 V ist und die aus dem Ausgangsanschluss te1 ausgegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Timing, mit welchem das Schaltelement Q902 EINgeschaltet wird, im Voraus eingestellt wird. Somit wird ein Leistungsverlust am Widerstand R46 im feststehenden Spannungskreis 2904 verringert, wodurch wiederum die Schaltungseffizienz verbessert wird. Ferner beinhaltet der feststehende Spannungskreis 2904 eine verringerte Zahl von Schaltungselementen, wodurch die Schaltungsgröße verringert wird.

(8) In Ausführungsform 2 ist eine Beschreibung des Gleichstromversorgungskreises 2001 bereitgestellt, welcher die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 beinhaltet, die eine nichtisolierte Spannungsumwandlungsschaltung, wie z. B. eine Abwärtswandlerschaltung, enthält. Alternativ dazu kann die Spannungsumwandlungsschaltung 2003 eine isolierte Spannungsumwandlungsschaltung beinhalten, wie in der folgenden Modifikation beschrieben.

37 ist ein Schaltplan, der einen zu dieser Modifikation gehörenden Gleichstromversorgungskreis 2501 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass im Folgenden eine Komponente, welche die gleiche Struktur wie in Ausführungsform 2 aufweist, mit dem gleichen Referenzzeichen wie in Ausführungsform 2 gekennzeichnet ist, und eine Beschreibung derartiger Komponenten ist, wo zutreffend, aus dem Folgenden weggelassen.
Der Gleichstromversorgungskreis 2501 beinhaltet eine Spannungsumwandlungsschaltung 2503. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2503 ist ein Sperrwandler und beinhaltet ein Schaltelement Q1, einen Transformator Tr2502, der eine Primärspule L2511 und eine Sekundärspule L2512 aufweist, die Dioden D2002, D2003 und D2501, die Kondensatoren C2 und C504 und einen Widerstand R7. Im Transformator Tr2502 weisen die Primärspule L2511 und die Sekundärspule L2512 entgegengesetzte Polarität auf. Eine Source des Schaltelementes Q1 ist über den Widerstand R7 an einen Ausgangsanschluss einer Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen, ein Gate des Schaltelementes Q1 ist über einen Widerstand R11 an eine Antriebsschaltung U1 angeschlossen und ein Drain des Schaltelementes Q1 ist an einen ersten Anschluss der Primärspule L2511 angeschlossen. Eine Anode der Diode D2501 ist an einen ersten Anschluss der Sekundärspule L2512 des Transformators Tr2502 angeschlossen und eine Kathode der Diode D2501 ist an einen ersten Anschluss des Kondensators C504 angeschlossen. Ein zweiter Anschluss des Kondensators C504 ist an einen zweiten Anschluss der Sekundärspule L2512 des Transformators Tr2502 angeschlossen. So ist der Kondensator C504 parallel zur Last 11 geschaltet. Der Kondensator C504 weist eine Funktion zum Glätten einer Spannung auf, die an eine Last 11 angelegt wird. Diese Modifikation stellt die Sicherheit sicher, wenn eine hohe Leistung an die Last 11 bereitgestellt wird.

(9) Im zu Ausführungsform 1 gehörenden Gleichstromversorgungskreis 1 wird an der Spannungsumwandlungsschaltung 3 aufgrund des EIN/AUS-Schaltens des Schaltelementes Q1 ein Hochfrequenzstrom erzeugt. Dieser Hochfrequenzstrom fließt von der Spannungsumwandlungsschaltung 3 über die Gleichrichterschaltung 2 in die Stromversorgung AC. Dies resultiert darin, dass Hochfrequenzrauschen und hochfrequente Welligkeit aus dem Gleichstromversorgungskreis 1 nach außen dringen.

Zur Verhinderung eines derartigen Problems kann ein Rauschfilter 5 zwischen dem Gleichstromversorgungskreis 1 und der Wechselstromversorgung angeordnet werden, wie in 38A veranschaulicht. Der Rauschfilter 5 setzt sich zusammen aus einem Induktor NF und den Kondensatoren C0 und C1. Alternativ dazu kann ein Rauschfilter 205 zwischen die Gleichrichterschaltung 2 und die Spannungsumwandlungsschaltung 3 im Gleichstromversorgungskreis 1 geschaltet werden, wie in 38B veranschaulicht. Der Rauschfilter 205 setzt sich zusammen aus einem Induktor NF und einem Kondensator C1. Ein erster Anschluss des Induktors NF ist an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit hohem Potential angeschlossen. Der Kondensator C1 ist zwischen einen zweiten Anschluss des Induktors NF und den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential geschaltet. Alternativ dazu kann in 38B der Kondensator C1 stromaufwärts vom Induktor NF angeschlossen sein. Jedoch sei darauf hingewiesen, dass die in 38B veranschaulichte Struktur beispielhafter für die Verringerung von hochfrequenter Welligkeit ist. Ferner können in 38B zwei Kondensatoren angeordnet sein, einer auf jeder Seite des Induktors NF. Ferner kann in 38B der Induktor NF an den Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung 2 mit niedrigem Potential angeschlossen sein.

(10) In Ausführungsformen 1 bis 4 ist eine Beschreibung bereitgestellt, dass das Schaltelement Q1 ein MOS-Transistor des N-Kanal-Typs ist. Alternativ dazu kann das Schaltelement Q1 ein MOS-Transistor des P-Kanal-Typs sein. Alternativ dazu kann das Schaltelement Q1 ein bipolarer Transistor sein.
(11) In Ausführungsformen 2 und 4 ist eine Beschreibung des Induktors L2003 bereitgestellt, der als ein Strombegrenzungselement vorgesehen ist. Alternativ dazu muss das Strombegrenzungselement kein Induktor sein und kann ein Widerstand oder dergleichen sein. Alternativ dazu muss das Strombegrenzungselement nicht vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Kathode der Diode D2 direkt an den zweiten Anschluss des Kondensators C2 angeschlossen ist.
(12) Bei der tatsächlichen Implementierung kann ein Leistungssteller zum Anpassen des Leistungseingangs zum Gleichstromversorgungskreis 1 zwischen die Stromversorgung AC und den Gleichstromversorgungskreis 1 geschaltet sein. Ein derartiger Leistungssteller beinhaltet üblicherweise ein Triac usw. Ferner ist ein Problem mit einem derartigen Leistungssteller, dass, wenn übermäßig hoher Strom von der Stromversorgung AC über den Leistungssteller zur Gleichrichterschaltung 2 eingespeist wird, das Triac usw., das im Leistungssteller enthalten ist, eine Fehlfunktion aufweisen kann. Die herkömmliche Technologie löst dieses Problem durch Erhöhung des Widerstandswertes des Widerstandes R1 und somit durch eine Verringerung des Spitzenwertes des Stromes, der in den Leistungssteller fließt. Jedoch resultiert dies in einem hohen Verlust an Leistung am Widerstand R1 und verringerter Schaltungseffizienz.

Im Gegensatz dazu verringert der Gleichstromversorgungskreis 1 den Spitzenwert des dahin eingespeisten Stromes. Somit verringert, selbst wenn ein Leistungssteller wie oben beschrieben, welcher einen Triac usw. beinhaltet, in Kombination mit dem Gleichstromversorgungskreis 1 verwendet wird, der Gleichstromversorgungskreis 1 das Risiko des Auftretens der oben beschriebenen Fehlfunktion.
Bezugszeichenliste

1, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 1001, 1101, 1201, 2001, 2201, 2301, 2401, 2501, 2601, 2701, 2801, 2901: Gleichstromversorgungskreis
2: Gleichrichterschaltung
3, 203, 303, 403, 503, 603, 2003: Spannungsumwandlungsschaltung
4, 504, 704: feststehender Spannungskreis
5, 205: Rauschfilter
11: Last
C1, C2, C4, C43, C47, C202, C204, C404, C547: Kondensator
D0, D1, D2, D45, D200, D201, D202, D403, D2001, D2002, D2003: Diode
L2, L202, L2002, L2003: Induktor
Q1, Q201, Q202, Q502, Q602: Schaltelement
R1, R7, R11, R41, R42, R46, R211, R212, R512, R613, R614: Widerstand
Tr401, Tr501: Transformator
U1, U2, U3: Antriebsschaltung
ZD44: Zener-Diode
L411, L511: Primärspule
L412, L512: Sekundärspule

Claims

Gleichstrom(DC – direct current)-Stromversorgungskreis, welcher Folgendes umfasst; eine Gleichrichterschaltung, die Wechselstrom (AC – alternating current) gleichrichtet, der dieser von einer Wechselstromversorgung bereitgestellt wird; und eine Spannungsumwandlungsschaltung, die über die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung hinweg angeschlossen ist, eine Spannung von der Gleichrichterschaltung umwandelt und eine umgewandelte Spannung an eine Last ausgibt, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen Induktor mit Anschlüssen, wobei ein erster davon über die Last an einem der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist; ein Schaltelement, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential geschaltet ist; einen Kondensator mit Anschlüssen, wobei ein erster davon an einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential angeschlossen ist; und ein erstes unidirektionales Element, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den zweiten der Anschlüsse des Induktors geschaltet ist, wobei wenn ein Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung höher als eine oder gleich einer Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in einer EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines ersten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last, den Induktor und das Schaltelement fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse des Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt, und in einer AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines zweiten Strompfades von dem einem der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch die Last, den Induktor, das erste unidirektionale Element und den Kondensator fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 1, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein zweites unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential geschaltet ist, wobei wenn der Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung niedriger als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in der EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines dritten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Kondensators in der angegebenen Reihenfolge durch das zweite unidirektionale Element, die Last, den Induktor und das Schaltelement fließt und in den ersten der Anschlüsse des Kondensators fließt, und in der AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines vierten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Induktors in der angegebenen Reihenfolge durch das erste unidirektionale Element, das zweite unidirektionale Element und die Last fließt und in den ersten der Anschlüsse des Induktors fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 2, wobei das erste unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Induktors zum zweiten der Anschlüsse des Kondensators leitet, und das zweite unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Kondensators zu dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential leitet.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 3, wobei das erste unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Induktors angeschlossen ist und deren Kathode an den zweiten der Anschlüsse des Kondensators angeschlossen ist, und das zweite unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Kondensators angeschlossen ist und deren Kathode an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 1, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein zweites unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential geschaltet ist; und ein drittes unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Induktors und den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential geschaltet ist, wobei wenn der Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung niedriger als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in der EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines dritten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Kondensators in der angegebenen Reihenfolge durch das zweite unidirektionale Element, die Last, den Induktor und das Schaltelement fließt und in den ersten der Anschlüsse des Kondensators fließt, und in der AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines vierten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Induktors in der angegebenen Reihenfolge durch das dritte unidirektionale Element und die Last fließt und in den ersten der Anschlüsse des Induktors fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 5, wobei das dritte unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Induktors angeschlossen ist und deren Kathode an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein Element, das den Strom begrenzt, wobei das Strombegrenzungselement zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und das erste unidirektionale Element geschaltet ist.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 7, wobei das Strombegrenzungselement ein Induktor ist.
Gleichstromversorgungskreis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Länge jedes Zyklus des EIN- und AUS-Schaltens des Schaltelementes und ein Im-Dienst-Verhältnis des Schaltelementes auf der Grundlage einer Geschwindigkeit, mit welcher die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ansteigt, eingestellt werden.
Gleichstrom(DC)-Stromversorgungskreis, welcher Folgendes umfasst: eine Gleichrichterschaltung, die Wechselstrom (AC), der dieser von einer Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, gleichrichtet; und eine Spannungsumwandlungsschaltung, die über Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung hinweg angeschlossen ist, die eine Spannung von der Gleichrichterschaltung umwandelt und eine umgewandelte Spannung an eine Last ausgibt, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen Induktor mit Anschlüssen, wobei ein erster davon an einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist; ein Schaltelement, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential geschaltet ist; einen Kondensator mit Anschlüssen, wobei ein erster davon an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential angeschlossen ist und ein zweiter davon an einen ersten Anschluss der Last angeschlossen ist; und ein erstes unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen zweiten Anschluss der Last geschaltet ist, wobei wenn ein Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung höher als eine oder gleich einer Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in einer EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines ersten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor und das Schaltelement fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt, und in einer AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor, das erste unidirektionale Element, die Last und den Kondensator fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 10, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung ferner folgendes umfasst: ein zweites unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential geschaltet ist, wobei wenn der Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung niedriger als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in der EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines dritten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Kondensators in der angegebenen Reihenfolge durch das zweite unidirektionale Element, den Induktor und das Schaltelement fließt und in den ersten der Anschlüsse des Kondensators fließt, und in der AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines vierten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Induktors in der angegebenen Reihenfolge durch das erste unidirektionale Element, die Last und das zweite unidirektionale Element fließt und in den ersten der Anschlüsse des Induktors fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 11, wobei das erste unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Induktors zum zweiten Anschluss der Last leitet, und das zweite unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Kondensators zu dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential leitet.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 12, wobei das erste unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Induktors angeschlossen ist und deren Kathode an den zweiten Anschluss der Last angeschlossen ist, und das zweite unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Kondensators angeschlossen ist und deren Kathode an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist.
Gleichstrom(DC)-Stromversorgungskreis, welcher Folgendes umfasst: eine Gleichrichterschaltung, die Wechselstrom (AC), der dieser von einer Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, gleichrichtet; und eine Spannungsumwandlungsschaltung, die über Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung hinweg angeschlossen ist, die eine Spannung von der Gleichrichterschaltung umwandelt und eine umgewandelte Spannung an eine Last ausgibt, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung Folgendes umfasst: einen Induktor mit Anschlüssen, wobei ein erster davon an einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential und einen ersten Anschluss der Last angeschlossen ist; ein Schaltelement, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential geschaltet ist; einen Kondensator mit Anschlüssen, wobei ein erster davon an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential angeschlossen ist; und ein erstes unidirektionales Element, das zwischen einen zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den zweiten der Anschlüsse des Induktors geschaltet ist; und ein zweites unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Induktors und einen zweiten Anschluss der Last geschaltet ist, wobei wenn ein Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung höher als eine oder gleich einer Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in einer EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines ersten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor und das Schaltelement fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt, und in einer AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines zweiten Strompfades von dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential in der angegebenen Reihenfolge durch den Induktor, das erste unidirektionale Element, die Last und den Kondensator fließt und in den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit niedrigem Potential fließt und entlang eines dritten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Induktors in der angegebenen Reihenfolge durch das zweite unidirektionale Element und die Last und in den ersten der Anschlüsse des Induktors.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 14, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein drittes unidirektionales Element, das zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential geschaltet ist, wobei wenn der Momentanwert der Spannung von der Gleichrichterschaltung niedriger als die Spannung über die Anschlüsse des Kondensators hinweg ist, in der EIN-Periode des Schaltelementes Strom entlang eines vierten Strompfades von dem zweiten der Anschlüsse des Kondensators in der angegebenen Reihenfolge durch das dritte unidirektionale Element, den Induktor und das Schaltelement fließt und in den ersten der Anschlüsse des Kondensators fließt, und in der AUS-Periode des Schaltelementes Strom entlang des dritten Strompfades fließt.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung ferner Folgendes umfasst: ein Element, das den Strom begrenzt, wobei das Strombegrenzungselement zwischen den zweiten der Anschlüsse des Kondensators und das erste unidirektionale Element geschaltet ist.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 16, wobei das Strombegrenzungselement ein Induktor ist.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 16, wobei das erste unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Induktors über das Strombegrenzungselement zum zweiten der Anschlüsse des Kondensators leitet, das zweite unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Kondensators zum zweiten Anschluss der Last leitet, und das dritte unidirektionale Element Strom nur in einer Richtung vom zweiten der Anschlüsse des Kondensators zu dem einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential leitet.
Gleichstromversorgungskreis nach Anspruch 18, wobei das erste unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Induktors angeschlossen ist und deren Kathode über das Strombegrenzungselement an den zweiten der Anschlüsse des Kondensators angeschlossen ist, das zweite unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Induktors angeschlossen ist und deren Kathode an den zweiten Anschluss der Last angeschlossen ist, und das dritte unidirektionale Element eine Diode ist, deren Anode an den zweiten der Anschlüsse des Kondensators angeschlossen ist und deren Kathode an den einen der Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit hohem Potential angeschlossen ist.