DE102005059603A1

DE102005059603A1 - Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE102005059603A1
Application number: DE102005059603A
Authority: DE
Inventors: Chih-Lun Liao; Lee-Long Chen; Yueh-Lung Huang; Won-Shi Huang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP4719006B2; US20060164767A1; US7348744B2; DE102005059603B4; JP2006211889A; TW200627783A; TWI257761B

Abstract

Eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors zum Treiben eines Rotors umfasst eine Treiberschaltung, die den Rotor dreht, eine Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen, die mit der Treiberschaltung gekoppelt ist, und eine Gleichspannungs-Vergleichsschaltung, die mit der Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen gekoppelt ist. Die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen erkennt eine Blockierung des Rotors mit Hilfe der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung und schaltet die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung entsprechend aus.

Description

Bezugnahme
Diese reguläre Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß U.S.C. § 119 (a) der Patentanmeldung Nr. 094102462, eingereicht in Taiwan, Chinesische Republik, am 27. Januar 2005, deren gesamter Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme aufgenommen sei.
Hintergrund
Die Offenbarung betrifft allgemeine eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor und die Bereitstellung der Funktionen eines automatischen Abschaltens einer Versorgungsspannung und deren Wiederherstellung.
Bei elektronischen Geräten ist es allgemein üblich, einen Kühlungslüfter mit vorzusehen, um ein übermäßiges Aufheizen und eine resultierende Überlastung zu verhindern. Beim übermäßigen Erwärmen wird der Lüfter normalerweise aktiviert, um die Temperatur herabzusetzen und überschüssige Wärme von dem System abzuführen.
Herkömmlich wird der Lüfter von einem Motor angetrieben. Ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC für Brushless DC Motor) wird herkömmlich eingesetzt, weil dieser leicht gewartet, gut gesteuert und effizient betrieben werden kann. Nicht nur bei Anwendungen von geringer Leistung, wie beispielsweise Motoren in Festplattenlaufwerken und Laufwerken für Kompaktdisks (CD), sondern auch bei Anwendungen mit hoher Leistung, beispielsweise der Motoreinrichtung in elektrischen Fahrzeugen, sorgen bürstenlose Gleichstrommotoren für Vorteile, wie beispielsweise ein hoher Wirkungsgrad, eine stabile Drehbewegung, eine hohe Torsion, Dauerbelastbarkeit und einfache Wartung.
Die 1 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen Treibers für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, worin eine Treiberschaltung 100 des bürstenlosen Gleichstrommotors eine erste Wicklung L1, eine zweite Wicklung L2, eine Kapazität C1, Transistoren Q1, Q2, Q3, Zener-Dioden ZD1, ZD2, ZD3 und Widerstände R1, R2, R3 aufweist. Bei der ersten Wicklung L1 kann es sich um eine zusätzliche Wicklung handeln und bei der zweiten Wicklung L2 kann es sich um eine Spannungsversorgungswicklung handeln, wobei beide den Rotor für einen Drehantrieb magnetisch anregen und treiben, und zwar mittels eines Schaltbetriebs und wechselnder Stromrichtungen der Treiberschaltung 100.
Erster Zustand
Wenn eine Konstantspannungsquelle einen Strom bereitstellt, ist das Spannungspotential an den Knoten „a" hoch und das Spannungspotential an dem Knoten „b" vergleichsweise niedrig, und zwar gleichzeitig über beide Enden der ersten Wicklung L1. Ein niedriges Spannungspotential führt dazu, dass die Basis des Transistors Q2 nachfolgend ausgeschaltet wird, so dass kein Strom durch die erste Wicklung L1 fließt.
Gleichzeitig befindet sich die Basis des Transistors Q3 auf einem hohen Spannungspotential, so dass der Transistor Q3 leitend wird und ein Strom über den Transistor Q3 von der zweiten Wicklung L2 zur Masse fließt. Die zweite Wicklung L2 übt eine Steuerfunktion über einen Stator aus, der ein induziertes Magnetfeld erzeugt, um so den Rotor zum Drehantrieb unter einem vorbestimmten Winkel mittels des induzierten Magnetfelds anzutreiben. Beispielsweise für eine Drehbewegung um 90° im Gegenuhrzeigersinn.
Zweiter Zustand
Wenn der Rotor den vorbestimmten Winkel erreicht, erkennt die erste Wicklung L1 einen Zustand einer Spannungserzeugung und erzeugt in entsprechender Weise ein gegensinniges induktives Signal (beispielsweise eine Gegenspannung), so dass das Spannungspotential an dem Knoten „a" niedrig ist und das Spannungspotential an dem Knoten „b" vergleichsweise hoch ist. Eine positive Spannung wird an die Basis des Transistors Q2 angelegt, was seinerseits den Transistor Q2 auf einen Strom durch den Widerstand R2 und den Transistor Q2 auf Masse schaltet. Somit wird die Basis des Transistors Q3 auf ein niedriges Spannungspotential gebracht und wird der Transistor Q3 ausgeschaltet, so dass kein Stromfluss durch die zweite Wicklung L2 vorliegt. Obwohl kein Magnetfeld über dem Stator induziert wird, dreht sich der Rotor weiterhin in dieselbe Richtung, kehrt dieser nachfolgend zu dem ersten Betriebszustand zurück und wechselt zwischen den Betriebszuständen.

Bei der vorgenannten herkömmlichen Treiberschaltung sind jedoch mehrere Probleme ungelöst geblieben. Wenn der Lüfter durch ein Fremdobjekt, beispielsweise ein Hindernis blockiert wird, wird der Rotor abrupt angehalten. In Abwesenheit einer tangentialen magnetischen Kraft wird die erste Wicklung L1 inaktiv. Als Folge bleibt der Transistor Q2 ausgeschaltet, ohne dass ein Strom durch die erste Wicklung L1 fließt. Weil die herkömmliche Treiberschaltung nicht über eine Funktion zum Abschneiden der Versorgungsspannung verfügt, wenn der Lüfter blockiert ist, wird ein unterbrechungsfreier Strom durch die zweite Wicklung L2 und den Transistor Q3 auf Masse bereitgestellt. Wärme, die in der zweiten Wicklung L2 erzeugt wird, führt zu einem möglichen Schaden an dem bürstenlosen Gleichstrommotor und dem gesamten System.

Außerdem kann die herkömmliche Schaltung den Schaltungsbetrieb nicht spontan erneut aufnehmen, um den Rotor anzutreiben, selbst wenn das Hindernis entfernt wurde. Um den Schaltungsbetrieb wieder aufzunehmen, ist es erforderlich, die Spannungsversorgung abzutrennen, dann den bürstenlosen Gleichstrommotor erneut zu verbinden, was eine erhebliche Mühe bedeutet.

Zusammenfassung

Folglich stellt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors bereit, die eine Treiberschaltung, eine Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen sowie eine Gleichspannungs-Vergleichsschaltung aufweist. Die Treiberschaltung dient zum Drehantreiben des Rotors. Die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ist mit der Treiberschaltung gekoppelt und die Gleichspannungs-Vergleichsschaltung ist mit der Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen gekoppelt. Die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen erkennt ein Blockieren des Rotors mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung und schaltet entsprechend eine Versorgungsspannung für die Treiberschaltung aus.

Die Treiberschaltung umfasst eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung, einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Wenn die Treiberschaltung angeschaltet ist und der zweite Transistor ausgeschaltet ist, wird kein Strom durch die erste Wicklung erzeugt, wird der erste Transistor leitend und der erste Transistor zur Masse, so dass ein Magnetfeld induziert wird, um den Rotor bei einem vorbestimmten Winkel zu drehen. Wenn der Rotor gedreht wird, erzeugt die erste Wicklung eine Spannung und ist der zweite Transistor leitend, ist der erste Transistor ausgeschaltet und wird kein Strom durch die zweite Wicklung erzeugt, so dass der Rotor durch die erste Wicklung und die zweite Wicklung zur Drehbewegung angetrieben wird, welche einem Schaltbetrieb und wechselnden Stromrichtungen der Treiberschaltung unterliegen.

Die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen umfasst außerdem einen Treiber-IC und ist mit der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung gekoppelt bzw. verbunden. Ein Signal, das von der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung ausgegeben wird, wird mit dem Treiber-IC verglichen und dann gibt der Treiber-IC ein anderes Signal aus, um den Zustand der Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen zu bestimmen. Wenn sich der Rotor normal dreht, beeinflusst die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen nicht die Treiberschaltung, die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen schaltet jedoch eine Versorgungsspannung für die Treiberschaltung nur für den Fall einer Blockierung des Rotors mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung aus.

Außerdem umfasst die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ferner einen dritten Transistor, der keinen Einfluss auf die Treiberschaltung hat, wenn diese ausgeschaltet ist, und der sich anschaltet, um die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung auszuschalten, wenn der Transistor ausgeschaltet ist und kein Strom durch die zweite Wicklung erzeugt wird.

Außerdem umfasst die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ferner einen vierten Transistor. Der Treiber-IC gibt ein Signal aus, um den leitenden Zustand des vierten Transistors zu bestimmen. Der vierte Transistor wird ausgeschaltet, um den dritten Transistor anzuschalten, so dass die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung ausgeschaltet wird, und der vierte Transistor wird angeschaltet, um den dritten Transistor auszuschalten, wobei dann die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung angeschaltet ist. Auch umfasst die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen zusätzlich einen Kondensator, der eine Spannung zum Anschalten des vierten Transistors bereitstellt, wenn die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung ausgeschaltet ist, so dass die Treiberschaltung den Rotor drehantreiben kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird man besser aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen verstehen. Die Zeichnungen und die Beschreibung erfolgen nur zu Darstellungszwecken und sollen somit die vorliegende Erfindung nicht beschränken.

1 ist ein Schaltschema einer herkömmlichen Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor.
2A ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor, als ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
2B und 2C sind schematische Schaltungsdiagramme einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor, als ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor, als ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
2A ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die eine Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen sowie eine Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220 umfasst. Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ist elektrisch mit der Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors verbunden. In einem normalen Betrieb treibt die Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors den Rotor des Motors magnetisch an. Wenn der Rotor durch ein Hindernis blockiert wird und zu einem Stillstand gebracht wird, erkennt die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen den anormalen Zustand mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220 und gibt in entsprechender Weise ein Signal an die Vorrichtung 200 zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors für ein Herunterfahren der Versorgungsspannung aus. Als Ergebnis werden somit die aktiven Bauelemente und die Wicklungen in der Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors vor einer übermäßigen Erwärmung und einer Überlastung geschützt. Außerdem aktiviert die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen nach dem Beseitigen der Blockierung die Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors spontan, damit diese den normalen Betrieb wieder aufnimmt.
Die 2B und die 2C stellen Schaltschemata einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Wie in der 2B gezeigt, umfasst eine Vorrichtung 200 zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors eine Treiberschaltung 110, eine Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen sowie eine Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220. Bei der Treiberschaltung 110 kann es sich um eine Treiberschaltung wie bei einer herkömmlichen Anwendung handeln, die zwei Wicklungen für einen schaltenden Betrieb umfasst, die einen Rotor des Motors magnetisch antreiben. Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen und die Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220 sind gemeinsam mit der Treiberschaltung 110 vorgesehen, um so für die Funktion eines automatischen Unterbrechens der Versorgungsspannung und deren Wiederherstellung zu sorgen. Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ist an einem Knoten „c" elektrisch mit der Treiberschaltung 110 gekoppelt bzw. verbunden, um so die Verbindung und Trennung der Versorgungsspannung für die Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors zu steuern.
Die Realisierung der Vorrichtung 200 zum Treiben von bürstenlosen Gleichstrommotoren bei Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Treiberschaltung 110 in der 2B beschränkt. Beispielsweise können der Transistor Q1 und die Zener-Dioden ZD1 und ZD2 in der Treiberschaltung 110 alternativ durch eine einzelne Diode D1 ersetzt werden, wodurch eine konstante Vorspannung bereitgestellt wird. Der Austausch kann durch die Treiberschaltung 120 in der 2C beispielhaft wiedergegeben werden. Außerdem werden die Widerstände R1, R2, R3 in den Treiberschaltungen 110 und 120 zur Spannungsteilung eingesetzt, wodurch in der Treiberschaltung eine gewünschte Spannung erzielt wird. Außerdem ist die Anzahl Kondensatoren C1 nicht auf eins beschränkt, sondern können die Treiberschaltungen 110, 120 mehrere Kondensatoren umfassen, die in Reihe geschaltet sind. Diese Konfiguration bietet größere Flexibilität beim Design, macht die Kapazität in einfacher Weise einstellbar, um die speziellen Anforderungen des Nutzers zu erfüllen, anstatt dass ein einzelner Kondensator mit einer bestimmten Kapazität eingesetzt wird.
Eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der Erfindung wird nun ausführlich offenbart. Bezug nehmend auf die 3, bei der es sich um ein Schaltschema einer Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ohne einen Hall-Sensor handelt, als ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. In der 3 umfasst die Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors eine Treiberschaltung 230, eine Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen und eine Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220. Die Treiberschaltung 230 umfasst eine erste Wicklung L1, eine zweite Wicklung L2, Kondensatoren C1, C3, Transistoren Q1, Q2, eine Diode D1, eine Zener-Diode ZD1 und Widerstände R1, R2. Bei der ersten Wicklung L1 kann es sich um eine zusätzliche Wicklung handeln und bei der zweiten Wicklung L2 kann es sich um eine Spannungsversorgungswicklung handeln. In einem normalen Betrieb wird der Rotor des Motors mit Hilfe der beiden Wicklungen drehangetrieben, die einem schaltenden Betrieb und wechselnden Stromrichtungen der Treiberschaltung 230 ausgesetzt sind.
Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen umfasst einen integrierten Schaltkreis (Treiber-IC) 211, Dioden D2, D3, Transistoren Q3, Q4 und einen Kondensator C2. Die Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220 umfasst im Wesentlichen Widerstände R1, R2, R3, R4. An dem Knoten „d" wird eine konstante Spannung zwischen R3 und R4 aufrechterhalten; während der Knoten „e" eine nicht konstante Spannung zwischen R1 und R2 weitergibt, die mit dem schaltenden Betrieb und mit den wechselnden Stromrichtungen der Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors variiert.
Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ist durch Einsatz des Knotens „c" elektrisch mit der Treiberschaltung 230 verbunden sowie unter Verwendung der zweiten und vierten Kontaktstifte des Treiber-IC 211, um an den Knoten „d" und „e" Spannungen für einen Vergleich zu erfassen. Je nachdem, ob die Spannung an dem Knoten „e" größer ist als die konstante Spannung an dem Knoten „d", werden über den achten und siebten Kontaktstift in entsprechender Weise Rechtecksignale an die Dioden D2 und D3 ausgegeben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dioden D2, D3 und der Widerstand R3, die zwischen den Treiber-IC 211 und dem Transistor Q4 geschaltet sind, weggelassen werden können oder durch andere Bauelemente mit der exakten Auslegung ersetzt werden können, die dem Modell des Treiber-IC und den Anforderungen des Nutzers unterliegt.
In einem normalen Betrieb werden von dem achten und siebten Kontaktstift abwechselnd rechteckförmige Signale ausgegeben, weil eine Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten „d" und dem Knoten „e" vorliegt.
Weil die Schaltsignale, die von dem achten und siebten Kontaktstift ausgegeben werden, komplementär zueinander sind, verbleibt die Basis des Transistors Q4 auf einem hohen Spannungspotential, was zu einem permanenten Strom durch den Transistor Q4 führt. Weil der Transistor Q4 leitend ist, fließt ein Strom durch den Widerstand R7 und den Transistor Q4 zur Masse, was in einem niedrigen Spannungspotential an der Basis des Transistors Q3 resultiert. Folglich wird der Transistor Q3 ausgeschaltet und wird die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen inaktiv. Die erste Wicklung L1 und die zweite Wicklung L2 treiben den Rotor des Motors auch weiterhin magnetisch an, aufgrund des schaltenden Betriebs und der wechselnden Stromrichtungen der Vorrichtung 200 zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors.
Wenn eine Konstantspannungsquelle einen Strom erzeugt, wird an dem Knoten „a" ein hohes Spannungspotential eingerichtet und wird an dem Knoten „b" ein vergleichsweise niedriges Spannungspotential eingerichtet, und zwar über die Enden der ersten Wicklung L1. Die Basis des Transistors Q2 befindet sich somit auf einem niedrigen Spannungspotential und ist ausgeschaltet. Durch die erste Wicklung L1 fließt kein Strom.
Die Basis des Transistors Q1 befindet sich auf einem hohen Spannungspotential und der Transistor Q1 ist leitend, so dass ein Strom von der zweiten Wicklung L2 durch den Transistor Q1 zur Masse fließt. Die zweite Wicklung L2 übt somit eine Steuerungsfunktion über einen Stator aus, der ein induziertes Magnetfeld erzeugt, um den Rotor zu einem vorbestimmten Winkel zu drehen, beispielsweise um 90° im Gegenuhrzeigersinn.
Wenn sich der Rotor um einen vorbestimmten Winkel weiterdreht, erkennt die erste Wicklung L1 den Spannungszustand und erzeugt ein gegensinniges Signal (beispielsweise eine Gegenspannung). An dieser Stelle ist das Spannungspotential an dem Knoten „a" niedrig und ist das Spannungspotential an dem Knoten „b" vergleichsweise hoch. Die positive Spannung erzeugt an der Basis des Transistors Q2 ein hohes Spannungspotential, welcher leitend wird, so dass ein Strom durch den Widerstand R2 und den Transistor Q2 zur Masse fließt, was an der Basis des Transistors Q1 ein niedriges Spannungspotential erzeugt. Dies resultiert darin, dass der Transistor Q1 ausgeschaltet wird, so dass kein Strom durch die zweite Wicklung L2 erzeugt wird. Gleichzeitig verschwindet das induzierte Magnetfeld und dreht sich der Rotor bzw. Läufer weiterhin in dieselbe Richtung.
Falls der Lüfter durch ein Fremdobjekt blockiert wird, beispielsweise durch ein Hindernis, kann der Rotor abrupt angehalten werden und einen Zwischenzustand annehmen. Weil kein tangentiales magnetisches Feld vorliegt, wechselt die Stromrichtung an dem Knoten „e" zwischen den Widerständen R1 und R2 nicht, so dass der achte und siebte Kontaktstift des Treiber-IC 211 keine Rechtecksignale an die Diode D2, D3 ausgeben. Unterdessen verbleibt die Basis des Transistors Q4 in dem Zustand eines niedrigen Spannungspotentials und wird der Transistor Q4 ausgeschaltet. Die Basis des Transistors Q2 befindet sich in dem Zustand eines hohen Spannungspotentials und der Transistor Q3 wird angeschaltet. Ein Strom fließt somit durch die Widerstände R7, R9 und den Transistor Q3 zur Masse. Die Basis des Transistors Q1 befindet sich nun in dem Zustand eines niedrigen Spannungspotentials und der Transistor Q1 ist ausgeschaltet, so dass kein Strom durch die zweite Wicklung L2 fließt. Die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen kann folglich mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung 220 den anormalen Zustand erkennen und die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung 230 ausschalten. Diese Vorsorgemaßnahme kann die Wahrscheinlichkeit einer übermäßigen Erwärmung und von Brandschäden an der zweiten Wicklung L2 verringern.
Der Treiber-IC 211 setzt den Kondensator C2 ein, um Elektrizität automatisch zu laden und zu entladen. Der achte und der siebte Kontaktstift des Treiber-IC 211 können eine hohe Spannung periodisch erzeugen, so dass der Transistor Q4 in seinen leitenden Zustand zurückkehrt. Nach Beseitigung des Hindernisses wird der Transistor Q3 ausgeschaltet und der Transistor Q1 angeschaltet. Als Folge nimmt die Treiberschaltung 230 ihren normalen Betrieb wieder auf. Falls die Blockierung fortbesteht, erzeugt der Treiber-IC 211 periodisch das Triggersignal, wodurch die Schaltung 210 zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wideranlaufen die Spannungsversorgung ausschalten kann, um so die aktiven Bauelemente und die Wicklungen der Treibervorrichtung zu schützen, die automatisch ausgelöst werden können, um den Motor zurück an einen Betriebszustand zu drehen, wenn das Hindernis beseitigt ist. Die offenbarte Vorrichtung 200 zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors erfordert kein Herunterfahren und Wiederanlaufen der Spannungsversorgung, was den Bedienkomfort erhöht.
Die offenbarte Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann komplementäre Metalloxid-Halbleitereinrichtungen (CMOS) anstelle der schaltenden Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4 einsetzen. Die Anzahl der Widerstände und der Kondensatoren unterliegt keinen Beschränkungen, wobei geeignete Modifikationen im Einsatz zulässig sind. Außerdem kann ein Ausgabeknoten (O/P) eingesetzt werden, um für eine Identifizierung des Status der Spannungsversorgung zu sorgen. Beispielsweise kann dieser elektrisch mit einem Anzeigemonitor (oder einem Anzeigebildschirm) über den dritten Kontaktstift des Treiber-IC 211 gekoppelt sein, so dass der Betriebszustand von dem Anzeigemonitor angezeigt werden kann. Außerdem ist der Einsatz des Treiber-IC nicht auf irgendein spezielles Modell beschränkt und sind die Knoten nicht auf die Ausgabe von rechteckförmigen Signalen über den achten und den siebten Kontaktstift alternierend beschränkt, solange der Treiber-IC die Funktionalität der offenbarten Ausführungsbeispiele realisiert.
Wenngleich die Erfindung in beispielhafter Weise und anhand von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Vielmehr soll diese zahlreiche Modifikationen und vergleichbare Anordnungen (wie diese dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein werden) mit abdecken. Deshalb soll dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche die breitestmögliche Auslegung zugrunde gelegt werden, so dass diese sämtliche solche Modifikationen und vergleichbare Anordnungen mit umfassen.

Claims

Eine Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors, um einen Rotor zu treiben, mit: einer Treiberschaltung, um den Rotor drehanzutreiben; einer Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen, die mit der Treiberschaltung gekoppelt ist; und einer Gleichspannungs-Vergleichsschaltung, die mit der Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen gekoppelt ist; wobei die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen eine Blockierung des Rotors mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung erkennt und eine Versorgungsspannung für die Treiberschaltung in entsprechender Weise unterbricht.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 1, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen die Treiberschaltung nicht beeinflusst, wenn sich der Rotor normal dreht; wobei die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen die Versorgungsspannung für die Treiberschaltung unterbricht, wenn mittels der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung eine Blockierung des Rotors detektiert wird.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Treiberschaltung eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung, einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor umfasst, wobei dann, wenn die Treiberschaltung angeschaltet ist und der zweite Transistor ausgeschaltet ist, kein Strom durch die erste Wicklung erzeugt wird, der erste Transistor leitend wird und durch die zweite Wicklung und den ersten Transistor ein Strom zu der Masse erzeugt wird, so dass ein Magnetfeld induziert wird, um den Rotor bei einem vorbestimmten Winkel drehanzutreiben; wobei nach der Drehung des Rotors die erste Wicklung eine Spannung erzeugt und der zweite Transistor leitend wird, der erste Transistor ausgeschaltet wird und kein Strom durch die zweite Wicklung erzeugt wird, so dass der Rotor von der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung zu einer Drehbewegung angetrieben wird, welche einem schaltenden Betrieb und wechselnden Stromrichtungen der Treiberschaltung ausgesetzt sind.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 3, bei der die erste Wicklung und die zweite Wicklung durch Wickeln um den Rotor herum vorgesehen sind, um den Rotor zur Drehbewegung magnetisch anzutreiben.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 3, bei der die erste Wicklung eine zusätzliche Wicklung ist und die zweite Wicklung eine Spannungsversorgungswicklung ist.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen einen dritten Transistor umfasst, wobei dann, wenn der dritte Transistor ausgeschaltet ist, kein Einfluss auf die Treiberschaltung ausgeübt wird; dann, wenn der dritte Transistor angeschaltet ist, der erste Transistor ausgeschaltet wird und kein Stromfluss durch die zweite Wicklung erzeugt wird, um so die Versorgungsspannung zu der Treiberschaltung zu unterbrechen.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 6, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem einen vierten Transistor und einen Treiber-IC umfasst: wobei der Treiber-IC ein Signal ausgibt, um einen angeschalteten/ausgeschalteten Zustand des vierten Transistors zu bestimmen; und dann, wenn der vierte Transistor ausgeschaltet ist, der dritte Transistor angeschaltet wird und die Treiberschaltung durch die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ausgeschaltet wird; wobei dann, wenn der vierte Transistor angeschaltet wird, der dritte Transistor ausgeschaltet wird und die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen nicht arbeitet.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 7, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem einen Kondensator umfasst, um eine Spannung bereit zu stellen, um den vierten Transistor anzuschalten, wenn die Treiberschaltung ausgeschaltet wird, um so den dritten Transistor auszuschalten und zu ermöglichen, dass die Treiberschaltung den Rotor antreibt.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 7, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem eine Diode umfasst, die elektrisch zwischen den Treiber-IC und den vierten Transistor geschaltet ist, um das Signal einzustellen, das von dem Treiber-IC ausgegeben wird.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Treiberschaltung eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung, einen ersten Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS) und einen zweiten CMOS umfasst, wobei dann, wenn die Treiberschaltung betrieben wird und der zweite CMOS ausgeschaltet ist, kein Stromfluss durch die erste Wicklung erzeugt wird, der erste CMOS leitend ist und ein Stromfluss durch die zweite Wicklung und den ersten CMOS zur Masse erzeugt wird, so dass ein Magnetfeld induziert wird, um den Rotor zu einer Drehbewegung bei einem vorbestimmten Winkel zu treiben; wobei nach der Drehbewegung des Rotors die erste Wicklung eine Spannung erzeugt und der zweite CMOS leitend ist, der erste CMOS ausgeschaltet ist und kein Stromfluss durch die zweite Wicklung vorliegt, wodurch der Rotor mit Hilfe der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung zu einer Drehbewegung angetrieben wird, welche einem schaltenden Betrieb und wechselnden Stromrichtungen der Treiberschaltung ausgesetzt sind.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 10, bei der die erste Wicklung und die zweite Wicklung durch Wickeln um den Rotor vorgesehen werden, um den Rotor für eine Drehbewegung magnetisch anzutreiben.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 10, bei der die erste Wicklung eine zusätzliche Wicklung ist und die zweite Wicklung eine Spannungsversorgungswicklung ist.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen einen dritten CMOS umfasst, wobei dann, wenn der dritte CMOS ausgeschaltet ist, kein Einfluss auf die Treiberschaltung ausgeübt wird; wobei dann, wenn der dritte CMOS angeschaltet ist, der erste CMOS ausgeschaltet wird und kein Stromfluss durch die zweite Wicklung erzeugt wird, um so die Versorgungsspannung zu der Treiberschaltung zu unterbrechen.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 13, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem einen vierten CMOS und einen Treiber-IC umfasst; wobei der Treiber-IC ein Signal ausgibt, um einen angeschalteten/ausgeschalteten Zustand des vierten CMOS zu bestimmen; und wobei dann, wenn der vierte CMOS ausgeschaltet ist, der dritte CMOS angeschaltet wird und die Treiberschaltung mittels der Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen ausgeschaltet wird; wobei dann, wenn der vierte CMOS angeschaltet ist, der dritte CMOS ausgeschaltet wird und die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen nicht arbeitet.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 14, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem einen Kondensator umfasst, um eine Spannung bereit zu stellen, um den vierten CMOS anzuschalten, wenn die Treiberschaltung ausgeschaltet ist, um so den dritten CMOS auszuschalten und zu ermöglichen, dass die Treiberschaltung den Rotor für eine Drehbewegung antreibt.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 14, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem eine Diode umfasst, die elektrisch zwischen den Treiber- IC und den vierten CMOS geschaltet ist, um das Signal, das von dem Treiber-IC ausgegeben wird, einzustellen.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schaltung zur Stromunterbrechung und zum automatischen Wiederanlaufen außerdem einen Treiber-IC umfasst, wobei in dem Treiber-IC zwei Spannungen von der Gleichspannungs-Vergleichsschaltung miteinander verglichen werden und der Treiber-IC ein Signal an die Treiberschaltung ausgibt.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 17, weiterhin umfassend einen Ausgabeknoten, der mit dem Treiber-IC und einem Anzeigemonitor verbunden ist, so dass die Betriebsinformation der Vorrichtung zum Treiben des bürstenlosen Gleichstrommotors mit Hilfe des Anzeigemonitors angezeigt wird.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 17, bei der die Gleichspannungs-Vergleichsschaltung einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand umfasst, wobei zwei Spannungen jeweils zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand bzw. zwischen dem dritten Widerstand und dem vierten Widerstand erhalten werden.
Die Vorrichtung zum Treiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors nach Anspruch 19, bei der die Spannung zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand durch eine erste Wicklung in der Treiberschaltung beeinflusst wird, jedoch die Spannung zwischen dem dritten Widerstand und dem vierten Widerstand konstant ist.