(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷として１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための駆動装置であって、
前記駆動装置を電圧供給部に接続し、前記電圧供給部から入力電圧を受け取るための入力端子と、
前記駆動装置を前記負荷に接続するための出力端子と、
駆動電圧を、前記負荷に電力供給するための出力電圧に変換するための変換器ユニットと、
前記駆動電圧の互いに異なるレベルを前記変換器ユニットに提供するために、前記入力端子に接続された切替ユニットと、
前記変換器ユニットの部品で測定された電気的変換器信号と、基準信号とに基づいて、前記切替ユニットを制御するための制御ユニットと、
を有し、
前記基準信号は閾値レベルを表し、前記基準信号は情報を伝送するための符号化された変調出力信号を提供するための変調信号である、駆動装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、基準変数に基づいて前記電気的変換器信号をスケーリングし、スケーリングされた信号を提供するためのスケーリングユニットを有する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記電気的変換器信号から得られた電気的信号と閾値信号とに基づいて制御可能なスイッチを制御するための比較器装置を有する、請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記基準信号は、前記閾値信号として前記比較器装置に提供される、請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記基準信号は、前記基準変数として前記スケーリングユニットに提供される、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記基準信号は、オフセット値として一定の信号成分を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
フィルタ要素によってフィルタリングされたパルス幅変調信号は、前記基準変数として前記スケーリングユニットに提供される、請求項２又は５に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記電気的変換器信号から得られたアナログ信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を、デジタル装置によって形成される前記比較器装置に提供するためのアナログデジタル変換器を有する、請求項３又は４に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記電気的変換器信号は、前記変換器ユニットの１次巻線の両端電圧である、請求項１乃至８の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記電気的変換器信号は、前記変換器ユニットの共振用キャパシタの両端電圧である、請求項１乃至８の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記電気的変換器信号は、前記変換器ユニットを通る電流である、請求項１乃至８の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記変調出力信号は、前記負荷に提供される電気的出力電圧である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記変調出力信号は、前記駆動装置から放射される超音波信号である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記制御ユニットは、前記入力電圧に基づいて前記基準信号を調節する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１５】
負荷として１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための方法であって、
切替ユニットによって、駆動電圧として互いに異なる電圧レベルを変換器ユニットに提供するステップと、
変換器ユニットによって、前記駆動電圧を、前記負荷に電力供給するための出力電圧に変換するステップと、
前記変換器ユニットの部品で測定された電気的変換器信号と、基準信号とに基づいて、切替ユニットを制御するステップと、
を有し、
前記基準信号は閾値レベルを表し、前記基準信号は情報を伝送するための符号化された変調出力信号を提供するための変調信号である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷、特に１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための駆動装置及び対応する駆動方法に関する。更に、本発明は、ライト器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ駆動装置の分野において、ＬＥＤ駆動のためのＬＬＣコンバータのような共振型変換器は、一般に知られている。共振型変換器は、２つの制御可能なスイッチを切り替え、電磁トランスに交流駆動電圧を提供することにより、負荷に提供される出力電力を制御する。共振型変換器によって伝達されるエネルギは、制御可能なスイッチの２つの切替状態間の、キャパシタにおけるエネルギ変化に比例する。負荷に提供されるエネルギは、制御可能なスイッチを切り替えることによって制御される。
【０００３】
また、ＬＥＤユニットから放射される光は、ユーザに見えない光識別番号等の情報を伝送するために用いられ得る。いわゆる符号化された光は、例えばＬＬＣコンバータといった共振型変換器の変調出力として実施され得る。照明装置の発光を変調する方法は、例えば国際特許公開ＷＯ２００８／００１２６２Ａ１号公報から知られている。
【０００４】
ＬＥＤユニットを駆動するための駆動装置によって情報を伝送する別の可能性は、上述の符号化された光と類似した、符号化された音を伝送することである。符号化された音は、符号化された音のレシーバがエミッタへの視野にある必要がなく、更に、符号化された音が超音波の範囲内にある場合はユーザに聞こえない、という利点を有する。
【０００５】
共振型変換器の電力出力は、通常、米国特許出願公開第２０１１／０１６４４３７Ａ１号によって開示されるように、制御可能なスイッチのデューティサイクルを変化させることによって制御される。あるいは、共振型変換器の出力電力は、例えば米国特許第７，３１３，００４Ｂ１号によって開示されるように、スイッチの切替周波数を変えることによって制御され得る。
【０００６】
符号化された光又は符号化された音の伝送の重要な問題点は、発光の知覚可能なフリッカのために、又は情報パケットが伝送されるときの音のために、伝送がユーザに知覚可能であることである。通常、知覚可能なフリッカは、ゼロの平均値を有する特定の符号化方式を用いることによって最小化される。
【０００７】
共振型変換器のような高度に効率的な電力変換器は、周波数制御に関して高度に非線形であるので、負荷に電力供給するために、また、それぞれ符号化された光又は音を提供するために、放出される電力の振幅を変調するのは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、負荷、特に１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための、また、少ない技術的労力で、ユーザに知覚可能でない、情報を伝送するための符号化された信号を放出するための、駆動装置及び対応する駆動方法を提供することである。更に、本発明の目的は、対応するライト器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様によると、負荷、特に１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための駆動装置であって、前記駆動装置を電圧供給部に接続し、前記電圧供給部から入力電圧を受け取るための入力端子と、前記駆動装置を前記負荷に接続するための出力端子と、駆動電圧を、前記負荷に電力供給するための出力電圧に変換するための変換器ユニットと、前記駆動電圧として互いに異なる電圧レベルを前記変換器ユニットに提供するための、前記入力端子に接続された切替ユニットと、前記変換器ユニットの部品で測定された電気的変換器信号と、基準信号の交流成分に基づく交流信号成分を有する出力信号を提供するための、前記交流成分を有する前記基準信号とに基づいて、前記切替ユニットを制御するための制御ユニットと、を有する駆動装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によると、負荷、特に１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを駆動するための方法であって、切替ユニットによって、駆動電圧として互いに異なる電圧レベルを変換器ユニットに提供するステップと、変換器ユニットによって、前記駆動電圧を、前記負荷に電力供給するための出力電圧に変換するステップと、前記変換器ユニットの部品で測定された電気的変換器信号と、基準信号の交流成分に基づく交流信号成分を有する出力信号を提供するための、前記交流成分を有する前記基準信号とに基づいて、切替ユニットを制御するステップと、を有する駆動方法が提供される。
【００１１】
本発明の更に別の態様によると、１以上のＬＥＤユニット、特に１以上のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを有するライトアセンブリと、本発明により提供されるように前記アセンブリを駆動するための駆動装置と、を有するライト器具が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。特許請求される方法は、特許請求される装置及び従属請求項において規定されるものと同様及び／又は同一の、好ましい実施例を有することが理解されるものとする。
【００１３】
本発明は、切替ユニットを、交流成分を有する基準信号と比較され又は合成される、測定された変換器電圧又は変換器電流に基づいて制御するという着想に基づく。切替ユニットの制御可能なスイッチの切替点は、交流成分に依存して変化されるので、駆動装置の出力信号は、交流成分に基づいて交流している。制御可能なスイッチの制御は、測定された変換器電圧又は変換器電流と、基準信号とに基づくので、変調信号は基準信号を変化させることによって容易に実施され得るとともに、結果としてもたらされる出力信号の変調は、出力信号がわずかに変化され、ゼロとは異なる平均値を有するので、ユーザに知覚可能でない。したがって、出力信号は容易に変調されることができ、かつ、伝送される情報はユーザに知覚可能でない。
【００１４】
本発明の駆動装置は共振型変換器を含むが、しかしながら、降圧型又はブースト型の変換器等の非共振型変換器が同様に適用されてもよい。好ましい実施形態では、制御ユニットは、基準変数に基づいて電気的変換器信号をスケーリングし、スケーリングされた信号を提供するための、スケーリングユニットを有する。基準変数は、好ましくは基準電圧電位である。これは、電気的変換器信号を、比較器装置のようなアナログ回路によって処理され得る信号レベルまで低減させる、簡単な可能性である。
【００１５】
好ましい実施形態によると、制御ユニットは、電気的変換器信号から得られた電気的信号と、閾値信号とに基づいて制御可能なスイッチを制御するための、比較器装置を有する。出力電力は、閾値レベルを調節することによって直線的に変化され得るので、制御可能なスイッチは、閾値信号に基づいて、ほぼ一定の出力電力を提供するために容易にかつ正確に制御され得る。
【００１６】
好ましい実施形態では、交流成分を有する基準信号は、閾値信号として比較器装置に提供される。これは、変調信号を付与し、情報を伝送するための交流出力信号を達成するための、簡単な解決策である。
【００１７】
別の実施形態では、一定信号が、基準変数としてスケーリングユニットに提供される。これは、通常ゼロを中心とする電気的変換器信号を、比較器装置によって容易に処理され得る、正又は負の脈動信号にシフトするための、簡単な解決策である。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、基準信号が、基準変数としてスケーリングユニットに提供される。したがって、スケーリングユニットは、交流変換器信号及び変調信号と、対応するオフセットとを含む合成信号が比較器装置に提供されるように、電気的変換器信号をスケーリングし、変調信号を付与するために用いられる。こうした合成スケーリング信号は、制御可能なスイッチの切替点を生成するために、比較器ユニットによって、単一の基準信号と比較される。
【００１９】
別の実施形態では、基準信号は、オフセット値として一定の信号成分を有する。これは、駆動装置の電気的出力電力の電力レベルを制御し、変調信号を実施するための、簡単な解決策である。
【００２０】
別の実施形態では、フィルタ要素によってフィルタリングされたパルス幅変調信号は、基準変数としてスケーリングユニットに提供される。これは、例えば基準電位といった基準変数を、少ない技術的労力でスケーリングユニットに提供する可能性であり、更に、このパルス幅変調信号は、スケーリングユニットに更なる変調信号を付与するために用いられ得る。
【００２１】
別の実施形態では、制御ユニットは、電気的変換器信号から得られたアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を、デジタル装置によって形成される比較器装置に提供するための、アナログデジタル変換器を有する。比較器装置は、好ましくは、デジタル比較器又はデジタルコンピュータ上で動作するソフトウェア実装によって形成される。この実施形態では、デジタル装置は、デジタル処理で、デジタル信号を閾値と比較する。これは、小型化された制御可能なスイッチの正確な制御のための、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような、デジタルプロセッサユニットによる駆動装置の実施に適した解決策である。
【００２２】
別の実施形態では、入力電圧の変動によって引き起こされる出力電圧の変動を低減させるために、入力電力は制御ユニットによって感知され、制御パラメータを調節するために用いられる。
【００２３】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、スケーリングされた信号及び／又は電気的変換器信号をサンプリングするための、サンプリングユニットを有する。これは、スケーリングされた信号及び／又は電気的変換器信号を測定する技術的労力を低減させ、また、制御可能なスイッチを制御するための技術的労力を低減させる可能性である。
【００２４】
好ましい実施形態では、電気的変換器信号は、変換器ユニットの１次巻線の両端電圧である。これは、出力電力を所望のレベルに正確に設定する可能性である。
【００２５】
別の実施形態では、電気的変換器信号は、変換器ユニットの共振用キャパシタの両端電圧である。これは、キャパシタ電圧が変換器ユニットの入力電流に対応するので、少ない技術的労力で電気的出力電力を制御する可能性である。
【００２６】
好ましい実施形態では、電気的変換器信号は、変換器ユニットを通る電流である。これは、変換器電流はノイズの影響を受けにくいので、電気的出力電力を正確に制御する可能性である。
【００２７】
好ましい実施形態では、出力信号は、負荷に提供される電気的出力電流である。これは、負荷に提供される電気的出力電力を変化させる、特に、符号化された光によって情報を伝送するためのＬＥＤユニットからの発光を変化させる、簡単な可能性である。
【００２８】
別の実施形態では、出力信号は、駆動装置から放射される音信号、特に超音波信号である。これは、符号化された音情報のレシーバが駆動装置又は負荷の視野にある必要のない、駆動装置によって情報を伝送する別の可能性である。
【００２９】
別の実施形態では、制御ユニットは、入力電圧に基づいて基準信号を調節する。これは、入力電圧が増大する場合に、出力電圧又は出力電流の変動を低減させるためのフィードフォワード制御を提供する。
【００３０】
上記のとおり、本発明は、変調信号が交流成分を含む基準変数によって駆動装置に付与されるので、ユーザに知覚可能でない符号化された光又は符号化された音が伝送され得る、負荷を駆動するための改良された駆動装置及び対応する方法を提供する。これは、駆動装置の出力信号を変調するための技術的労力を低減させる可能性であり、また、出力信号の平均値は通常の一定出力電力に対応するので、知覚可能性を低減させる可能性である。駆動装置は、変調信号がスケーリングユニット又は比較器装置のいずれかに付与され、スケーリングユニット及び比較器装置によって、少ない技術的労力で実施され得る。比較器装置は、制御可能なスイッチを切り替えるための信号を提供する。
【００３１】
したがって、交流出力信号が、情報を伝送するために、少ない技術的労力で提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明のこれらの及び他の態様は、後述の実施形態を参照することによって、明らかとなり、説明されるであろう。
【００３３】
【図１】負荷を駆動するための駆動装置の概略的なブロック図を示す。
【図２】２つの閾値レベルに基づく駆動装置の制御を例示する図表を示す。
【図３】変調閾値レベルに基づいて駆動装置を制御するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図４ａ】オフセット電圧及び変調器信号に基づいて駆動装置を制御するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図４ｂ】オフセット電圧及び変調器信号に基づいて駆動装置を制御するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図５】パルス幅変調オフセット電圧に基づいて駆動装置を制御するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図６ａ】デジタル変調に基づいて駆動装置を駆動するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図６ｂ】デジタル変調に基づいて駆動装置を駆動するための制御ユニットの概略的なブロック図を示す。
【図７】変調閾値レベルに基づく制御可能なスイッチの切替を例示する図表を示す。
【図８】エイリアシング周波数に基づく駆動装置の制御を例示する図表を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、全体として１０で示される駆動装置の概略的なブロック図を示す。駆動装置１０は、供給電圧Ｖ１０を提供する電圧供給部１２に接続される。駆動装置１０は、電圧供給部１２に、入力端子１４、１６によって接続される。駆動装置１０は、入力電圧Ｖ１０を、図1に示される実施形態では特にＬＥＤユニット１８で形成される、負荷１８に電力供給するための、出力電圧Ｖ２０及び出力電流Ｉ２０に変換する。駆動装置１０は、好ましくはＬＬＣコンバータである。
【００３５】
駆動装置１０は、２つの制御可能なスイッチ２０、２２と、入力電圧Ｖ１０を負荷１８に電力供給するための出力電圧Ｖ２０に変換するための変換器ユニット２４とを含む。入力電圧Ｖ１０は、定電圧又はＡＣ電圧供給部に接続される整流器（図示されていない）によって整流された整流電圧である。制御可能なスイッチ２０、２２は、互いに直列に接続され、入力端子１４、１６に並列に接続される。制御可能なスイッチ２０、２２は、互いにハーフブリッジを形成するように接続され、制御可能なスイッチ２０、２２の間のノード２６は、ハーフブリッジの出力端子を形成する。駆動装置１０は、制御可能なスイッチ２０、２２を制御するための制御ユニット２８を有する。制御ユニット２８は、以下に説明されるように、駆動電圧として互いに異なる電圧レベルをノード２６及び変換器ユニット２４に提供するために、制御可能なスイッチ２０、２２を交互に切り替える。
【００３６】
ハーフブリッジのノード２６は、変換器ユニット２４の入力キャパシタ３０に接続される。変換器ユニット２４は、１次巻線３２と、２つの２次巻線３４、３６と、１次巻線３２及び２つの２次巻線３４、３６を結合するための電磁結合部品３８とを有するトランスで形成される。変換器ユニット２４は、１次巻線３２での１次電圧Ｖ１２を測定するための測定装置４０を有する。変換器ユニット２４は、入力キャパシタ３０の両端で降下するキャパシタ電圧Ｖ１３を測定するための測定装置４１を更に有する。測定装置４０、４１は、選択的に用いられ、制御可能なスイッチ２０、２２を制御するための測定信号を制御ユニット２８に提供するために、制御ユニット２８に接続される。別の実施形態では、図１に示されるように、１次巻線３２での１次電流Ｉ１２又は入力キャパシタ３０でのキャパシタ電流Ｉ１３が、制御可能なスイッチ２０、２２を制御するための測定信号を制御ユニット２８に提供するために測定される。１次巻線３２は、１次接地４２に接続される。代替的に、１次巻線３２は、ノード２６に接続され、入力キャパシタ３０が接地４２に接続されてもよい。更に、外部のインダクタが１次巻線３２に接続されてもよい。１次巻線３２での１次電圧Ｖ１２及び１次電流Ｉ１２は、２次巻線３４、３６によってそれぞれ提供される、２つの２次電圧Ｖ１４、Ｖ１６及び２つの２次電流Ｉ１４、Ｉ１６に変換される。２次巻線３４、３６は各々、負荷に電力供給するため出力電流Ｉ２０及び出力電圧Ｖ２０を負荷１８に提供するために、ダイオード４３、４４及び出力キャパシタ４６を介して、負荷１８に接続される。
【００３７】
制御可能なスイッチ２０、２２は、駆動電圧として脈動電圧又は交流電圧を変換器ユニット２４に提供するために、交互に切り替えられる。出力電圧Ｖ２０及び２次電流Ｉ１４、Ｉ１６は、１次電圧Ｖ１２の波形に依存し、制御可能なスイッチ２０、２２の切替周波数及び制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間のデューティサイクルによって制御され得る。制御ユニット２８は、測定装置４０及び／又は測定装置４１からの測定信号並びに駆動装置１０によって伝送されるための変調信号を含む制御信号４７を受け取り、制御可能なスイッチ２０、２２を、１次電圧Ｖ１２及び／又はキャパシタ電圧Ｖ１３並びに制御信号４７に基づいて制御する。
【００３８】
図２は、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間及び結果としてもたらされる１次電圧Ｖ１２を例示する図表を示す。制御可能なスイッチ２０、２２は、電圧制御され、１次電圧Ｖ１２と、上方閾値レベル４８及び下方閾値レベル５０とに基づいて切り替えられる。
【００３９】
１次電圧Ｖ１２がｔ１で上方閾値レベル４８に達すると、ゼロ電圧切替を可能とするための短い時間期間の後、上方の制御可能なスイッチ２０はオンに切り替えられ、下方の制御可能なスイッチ２２はオフに切り替えられる。これにより、１次電圧Ｖ１２は最大値に達するまで増大し、続いて電圧Ｖ１２は減少することとなる。ｔ２で、１次電圧Ｖ１２は、下方閾値５０を超えて降下し、制御可能なスイッチ２０、２２の切替状態は逆転する、すなわち、通常、短い時間期間の後、上方の制御可能なスイッチ２０はオフに切り替えられ、下方の制御可能なスイッチ２２はオンに切り替えられる。これにより、１次電圧Ｖ１２は最小値に達するまで減少し、続いて１次電圧Ｖ１２は増大することとなる。ｔ１´で、１次電圧Ｖ１２は再び上方閾値レベル４８に達し、これにより制御可能なスイッチ２０、２２の切替状態は逆転することとなる。このサイクルは、出力負荷１８に電力を送るために、連続的に繰り返す。したがって、制御可能なスイッチ２０、２２の切替は、閾値４８、５０によって制御されることができ、駆動装置１０によって負荷１８に伝達される電気的エネルギは、閾値レベル４８、５０を変化させることによって制御されることができる。
【００４０】
別の実施形態では、制御可能なスイッチ２０、２２の一方は、閾値レベル４８、５０のうちの１つに基づいて制御され、制御可能なスイッチ２０、２２のそれぞれの他方は、時間制御される。したがって、閾値制御される制御可能なスイッチ２０、２２の切替は、それぞれの閾値レベルを変化させることによって変化し、それぞれの他方の制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間は、所定のレベルに設定され、又は、他方の制御可能なスイッチ２０、２２に対応したレベルに設定される。
【００４１】
閾値レベル４８、５０の一方が交流信号成分を有する場合、それぞれの制御可能なスイッチの切替は、駆動装置１０の出力が変化されて交流出力成分を有するように、わずかに変化される。したがって、閾値レベル４８、５０は、後述のように、負荷１８に提供される出力を変調するために用いられ得る。
【００４２】
別の実施形態では、制御可能なスイッチ２０、２２は、キャパシタ電圧Ｖ１３と、閾値電圧４８、５０の一方又は両方とに基づいて制御される。言い換えると、１次電圧Ｖ１２の代替として、キャパシタ電圧Ｖ１３がスイッチ制御のために用いられてよい。別の代替は、制御可能なスイッチ２０、２２の制御の基礎として、入力キャパシタ３０での電流Ｉ１３又は１次巻線３２での１次電流Ｉ１２を用いる。
【００４３】
図３は、制御ユニット２８の実施形態の要素の概略的なブロック図である。制御ユニット２８は、互いに接続される、スケーリング装置６０と比較器装置６２とを含む。スケーリング装置６０は、互いに直列に接続される第１抵抗器６４と第２抵抗器６６とを有する分圧器として形成される。スケーリング装置６０は、例えば１次電圧Ｖ１２又はキャパシタ電圧Ｖ１３といった変換器電圧を測定するための測定ユニット６８に接続される。また、スケーリング装置６０は、この場合においては１次接地レベル４２である基準電位７０に接続される。スケーリング装置６０が１次接地レベル４２に接続される場合、スケーリング装置６０は、電圧レベルＶ１２又はＶ１３を測定するために、それぞれ１次巻線３２又はキャパシタ３０に直接接続され得る。スケーリング装置６０は、第１抵抗器６４と第２抵抗器６６との間に、スケーリングされた電圧を比較器装置６２に提供するためのノード７２を有する。スケーリング装置６０は、１次電圧Ｖ１２又はキャパシタ電圧Ｖ１３を、比較器装置６２等のアナログ回路によって用いられ得る電圧レベルにスケーリングする。
【００４４】
比較器装置６２は、２つの入力端子を有し、入力端子のうちの１つはスケーリング装置６０のノード７２に接続され、２番目の入力端子はデジタルアナログ変換器７４に接続される。デジタルアナログ変換器７４は、変調信号とオフセット電圧とを有する閾値レベルＶｔｈを比較器装置６２に提供する。比較器装置６２の出力端子は、制御可能なスイッチ２０、２２の一方を制御するためのスイッチコントローラ７６に接続される。同様のアレンジメントが、制御可能なスイッチ２０、２２のそれぞれの他方のために用いられる。いくつかの実施形態では、スケーリング装置６０は、制御可能なスイッチ２０、２２各々に１つの、２つの比較器を駆動するために用いられてよい。
【００４５】
比較器装置６２は、スケーリングされた電圧と、デジタルアナログ変換器７４の閾値レベルＶｔｈとを比較する。スケーリングされた電圧が閾値レベルを超える場合、出力信号がスイッチ制御７６に提供され、スイッチ制御７６は、制御可能なスイッチ２０、２２をオン又はオフに切り替える。１次電圧Ｖ１２又はキャパシタ電圧Ｖ１３は通常ゼロを中心とするので、比較器装置６２は、正及び負のスケーリングされた電圧で動作する。したがって、このアナログ実施における制御ユニット２８は、双方向の電力供給で用いられることができる。この実施形態におけるデジタルアナログ変換器７４は、上述のように、オフセット電圧が、それぞれの閾値レベルＶｔｈを設定し、制御可能なスイッチ２０、２２のオン時間を制御するための、特定のレベルに設定され得るので、変調のために、また、駆動装置１０の平均出力電力を制御するために用いられる。
【００４６】
図４ａは、制御ユニット２８の別の実施形態を示す。同一の要素は同一の参照番号で示され、ここでは単に相違点だけが詳細に説明される。デジタルアナログ変換器７４は、この場合スケーリング装置６０に接続され、基準電圧をスケーリング装置６０に提供する。変調器７８は、変調信号を比較器装置６２に提供するために、比較器装置６２の第２入力端子に接続される。デジタルアナログ変換器７４は、１次電圧Ｖ１２又はキャパシタ電圧Ｖ１３が負又はゼロを中心とする場合であっても、スケーリングされた電圧が常に正の値を有するように、スケーリング電圧をシフトするための電圧レベルを提供する。したがって、比較器装置６２は単純化され、デジタルシステムとして実行され得る。デジタルアナログ変換器７４は、この場合ソース電流及びシンク電流を提供する。この場合に変調生成器７８によって提供される変調信号は、変調信号を含む適切な閾値レベルを提供するための、固定オフセットを必要とする。スケーリング装置６０に提供される基準電圧は、スケーリングされた電圧を閾値レベルに対しそれぞれのレベルに設定するので、この場合の平均電力制御は、デジタルアナログ変換器７４によって提供される。デジタルアナログ変換器７４が十分速くて正確な場合、図４ｂに示される実施形態が用いられ得る。
【００４７】
図４ｂは、制御ユニット２８の実施形態を示す。同一の要素は同一の参照番号で示され、ここでは単に相違点だけが詳細に説明される。この場合のデジタルアナログ変換器７４は、変調信号と、駆動装置１０の平均電力を制御するためのそれぞれのオフセット電圧とを提供するのに、十分速くて正確である。比較器装置６２の第２入力端子は、一定の閾値レベルを比較器装置６２に提供する、基準生成器８０に接続される。
【００４８】
デジタルアナログ変換器７４は、変調信号とオフセット電圧とを有する基準電圧を、スケーリング装置６０に提供するので、スケーリングされた電圧は、１次電圧Ｖ１２又はキャパシタ電圧Ｖ１３と、それぞれのオフセットと、変調信号とを有し、したがって基準生成器８０によって提供される閾値電圧Ｖｔｈは一定値である。
【００４９】
図５は、制御ユニット２８の別の実施形態を示す。同一の要素は同一の参照番号で示され、ここでは単に相違点だけが詳細に説明される。スケーリング装置６０は、基準電位を生成するためのＰＷＭ生成器８２及びフィルタ装置８４に接続される。ＰＷＭ生成器８２は、パルス幅変調信号をフィルタ装置８４に提供する。フィルタ装置８４は、パルス幅変調信号を、スケーリング装置６０に提供される略一定の基準電圧にフィルタリングする。フィルタ装置８４は、抵抗器８６とキャパシタ８８とで形成され、１次接地４２に接続される。変調生成器７８は、オフセット電圧を含む変調信号を比較器６２に提供するために、比較器６２に接続される。ＰＷＭ生成器８２によって提供される基準電圧はまだ交流信号成分を有するので、エイリアシング変調が、変調生成器７８によって提供される変調信号との組み合わせで提供され得る。
【００５０】
図６ａ、図６ｂは、アナログデジタル変換器を含む２つの実施形態を示す。同一の要素は同一の参照番号で示され、ここでは単に相違点だけが詳細に説明される。
【００５１】
スケーリング装置６０のノード７２は、スケーリングされたアナログの電圧をデジタル信号に変換する、アナログデジタル変換器９０に接続される。デジタル信号は、この場合デジタル比較器６２である比較器装置６２の第１入力端子に提供される。デジタル比較器装置６２の第２入力端子は、閾値レベル４８、５０と、オフセットと、変調信号とを含むデジタル基準を提供するための、デジタル基準生成器９２に接続される。この実施形態は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の実施に適している。図６ａに示される実施形態では、スケーリング装置６０は、アナログデジタル変換器９０がスケーリングされた電圧の正及び負の値に適するように１次接地７０に接続される。
【００５２】
図６ｂにおいて、基準電圧をオフセットとしてスケーリング装置６０に提供するために、スケーリングユニット６０に接続される基準生成器９４を有する、変換器ユニット２８の実施形態が示される。基準生成器９４により、スケーリングされる電圧は、アナログデジタル変換器９０が正電圧のみを変換すべきように、正の値にシフトされる。
【００５３】
ある実施形態では、デジタルアナログ変換器７４によって提供される信号及び／又はＰＷＭ生成器８２によって提供されるパルス幅変調信号に、変調が付与される間に、小さなオフセットを加えるために、フィードフォワード制御が提供される。更に、制御ユニット２８は、入力電圧Ｖ１０を測定し、少なくとも１つの基準信号Ｖｔｈを、測定された入力電圧Ｖ１０に基づいて調整する、フィードフォワード制御ユニットを有する。基準信号Ｖｔｈは、測定された変換器信号、すなわち１次電圧Ｖ１２、キャパシタ電圧Ｖ１３、１次電流Ｉ１２、又はキャパシタ電流Ｉ１３に対するリミットが、入力電圧Ｖ１０が減少する場合は広くなるように、また、入力電圧Ｖ１０が増大する場合は狭くなるように調節される。言い換えると、入力電圧Ｖ１０が減少する場合、上方閾値レベル４８は増大され、及び／若しくは下方閾値レベル５０は減少され、又は入力電圧Ｖ１０が増大する場合、上方閾値レベル４８は減少され、及び／若しくは下方閾値レベル５０は増大される。したがって、出力電圧Ｖ２０又は出力電流Ｉ２０の変動は、入力電圧Ｖ１０の変動によって低減される。別の実施形態では、時間制御される制御可能なスイッチ２０、２２の時間制御が、入力電圧Ｖ１０に基づくフィードフォワード制御ユニットによって調節される。
【００５４】
出力電圧Ｖ２０及び／又は負荷１８に提供される駆動装置１０の電気的出力電力を制御するための、変調方法が説明される。変調はまた、駆動装置１０によって生成される音を制御するために付与され得る。これは、駆動装置１０の可聴音の知覚可能性を低減させるために、駆動装置１０の音を超音波範囲にシフトするためか、又は、符号化された音等の情報を超音波範囲内で送るために、音出力を変調するためのいずれかに用いられ得る。
【００５５】
図７は、出力電圧Ｖ２０のエイリアシング変調を説明するための図表を示す。図７において、キャパシタ電圧Ｖ１３、キャパシタ電圧Ｖ１３と関連する拡大された曲線としての閾値電圧Ｖｔｈ、制御可能なスイッチ２０、２２の駆動信号Ｓ２０、Ｓ２２、並びに出力電圧Ｖ２０が、変換器の３つのサイクルに対し示される。制御可能なスイッチ２０、２２の一方は、図７に示されるｔｓで、キャパシタ電圧Ｖ１３及び閾値電圧Ｖｔｈに基づいて切り替えられる。
【００５６】
比較器装置６２は、感知された信号、この場合においてはキャパシタ電圧Ｖ１３が閾値にかかったときのみ遷移をトリガするので、事実上、離散的な時間での閾値電圧をサンプリングし、出力電圧Ｖ２０にエイリアシングを生じさせる。これは、閾値電圧Ｖｔｈの周波数が、より低い周波数の出力電圧Ｖ２０に変換されることを意味する。閾値電圧Ｖｔｈは通常、図５に示されるような、アナログ閾値電圧Ｖｔｈを提供するための、フィルタリングされるパルス幅変調信号によって生成される。これは、図７に示される閾値電圧Ｖｔｈのリップルをもたらす。パルス幅変調信号の閾値電圧Ｖｔｈの周波数は、エイリアシングを生じ、又は変換器２４の動作周波数によってダウン変換され、より低い周波数の出力電圧Ｖ２０をもたらす。
【００５７】
図８は、９３．７５ｋＨｚの固定閾値電圧周波数に対する出力電圧Ｖ２０の、制御可能なスイッチ２０、２２の切替周波数に依存するエイリアシング周波数を示す。
【００５８】
図８に示されるように、閾値電圧Ｖｔｈの周波数と組み合わされた変換器ユニット２４の切替周波数は、出力電圧Ｖ２０のより低い周波数リップルをもたらす。例えば、１２０ｋＨｚの１次電圧Ｖ１２の周波数は、約８０ｋＨｚの出力電圧Ｖ２０の周波数をもたらす。
【００５９】
本発明が、図面及び前述の説明で詳細に例示され説明されたが、こうした例示及び説明は、例示的又は典型的であると考えられるべきであり、限定と考えられるべきではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され、達成されることができる。
【００６０】
請求項において、「有する」という文言は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一の要素又は他のユニットは、請求項に記載される複数項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味しない。
【００６１】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される、光学式記憶媒体又はソリッド・ステート媒体等の、適切な媒体に格納／配布されてよいが、インターネット又は他の有線か無線かの遠隔通信システムを通じて等、他の形式で配布されてもよい。
【００６２】
請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
0006045693.tif 000002
【図２】
0006045693.tif 000003
【図３】
0006045693.tif 000004
【図４ａ】
0006045693.tif 000005
【図４ｂ】
0006045693.tif 000006
【図５】
0006045693.tif 000007
【図６ａ】
0006045693.tif 000008
【図６ｂ】
0006045693.tif 000009
【図７】
0006045693.tif 000010
【図８】
0006045693.tif 000011