DE102020124902A1

DE102020124902A1 - Control of a holding brake

Info

Publication number: DE102020124902A1
Application number: DE102020124902.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Stubenrauch; Chrisitan Brendel
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Beschrieben werden eine Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (200) sowie ein Ansteuerverfahren. Die Haltebremse (200) weist eine Spule (202) auf, die über eine Eingangsleitung (210) und über eine Ausgangsleitung (220) an die Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter (110) mit einem ersten Leistungssignalanschluss (111), der an einen Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss (112), der einerseits an die Eingangsleitung (210) und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand (131) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss (113), dem ein High-Side-Steuersignal (SBC.B) zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter (120) mit einem ersten Leistungssignalanschluss (121), der einerseits an die Ausgangsleitung (220) und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand (143) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss (122), der an einen Masseanschluss (198) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss (123), dem ein Low-Side-Steuersignal (SBC.A) zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Widerstandsteiler (132, 133), der ein High-Side-Messsignal (MB) bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss (112) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und andererseits an den Masseanschluss (199) angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Widerstandsteiler (141, 142), der ein Low-Side-Messsignal (MA) bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss (121) des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120) und andererseits an den Masseanschluss (199) angeschlossen ist.A control circuit for a holding brake (200) and a control method are described. The holding brake (200) has a coil (202) which is connected to the control circuit via an input line (210) and via an output line (220). The control circuit comprises a high-side power semiconductor switch (110) with a first power signal connection (111) which is connected to a supply connection (199), a second power signal connection (112) which is connected on the one hand to the input line (210) and on the other hand via a first Pull-up resistor (131) is connected to the supply connection (199), and a control signal connection (113) to which a high-side control signal (SBC.B) is fed. The control circuit comprises a low-side power semiconductor switch (120) with a first power signal connection (121), which is connected on the one hand to the output line (220) and on the other hand via a second pull-up resistor (143) to the supply connection (199), a second power signal terminal (122) connected to a ground terminal (198), and a control signal terminal (123) supplied with a low side control signal (SBC.A). The drive circuit includes a high-side resistor divider (132, 133) which provides a high-side measurement signal (MB) and which is connected on the one hand to the second power signal connection (112) of the high-side power semiconductor switch (110) and on the other hand to the Ground connection (199) is connected. The drive circuit includes a low-side resistor divider (141, 142), which provides a low-side measurement signal (MA) and which is connected to the first power signal connection (121) of the low-side power semiconductor switch (120) on the one hand and to the Ground connection (199) is connected.

Description

Diese Schrift betrifft Ausführungsformen einer Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) sowie Ausführungsformen eines Ansteuerverfahrens für eine Haltebremse. Insbesondere betrifft diese Schrift Ausführungsformen eines Ansteuerverfahrens für eine Haltebremse einer Werkzeugmaschine zur Fehlerdetektion und Fehlerhandhabung.This document relates to embodiments of a control circuit for a holding brake (e.g. of a machine tool) and to embodiments of a control method for a holding brake. In particular, this document relates to embodiments of a control method for a holding brake of a machine tool for error detection and error handling.

Haltebremsen werden z.B. eingesetzt, um hängende Achsen festzuhalten, damit diese sich im stromlosen Zustand nicht durch die Schwerkraft oder sonstige Krafteinwirkungen in ungesteuerte Bewegung setzen und schlimmstenfalls Personenschäden verursachen.Holding brakes are used, for example, to hold hanging axes in place so that they do not move uncontrolled due to gravity or other forces and, in the worst case, cause personal injury.

Eine beispielhafte Haltebremse besteht u.a. aus einem Elektromagneten, einer mechanischen Feder und einem Bremsmedium. Im stromlosen Zustand, also dann, wenn eine entsprechende Ansteuerschaltung keinen Strom bereitstellt, ist die Haltebremse eingefallen, weil die Federkraft zu einer Bremswirkung des Bremsmediums führt. Zum Lösen der Haltebremse wird eine Spule eines Elektromagneten bestromt, wobei die elektromagnetische Kraft gegen die Federkraft wirkt.An example of a holding brake consists, among other things, of an electromagnet, a mechanical spring and a braking medium. In the de-energized state, ie when a corresponding control circuit is not providing any current, the holding brake is applied because the spring force leads to a braking effect of the braking medium. To release the holding brake, a coil of an electromagnet is energized, with the electromagnetic force acting against the spring force.

Diese üblicherweise mechanisch ausgebildeten Haltebremsen werden leistungselektronisch betrieben. Im stromlosen Zustand, also dann, wenn die entsprechende Ansteuerschaltung keinen Strom bereitstellt, ist die Haltebremse eingefallen. Zum Lösen der Haltebremse bestromt die Ansteuerschaltung z.B. eine Spule eines Elektromagneten. Eine Ansteuerschaltung weist dazu z.B. zwei Leistungshalbleiterschalter auf, zwischen denen die Spule zum Öffnen der Haltebremse seriell geschaltet ist. Zum Lösen der Haltebremse (hier auch einfach als „Bremse“ bezeichnet) müssen beide Leistungshalbleiterschalter eingeschaltet sein.These usually mechanically designed holding brakes are operated by power electronics. In the de-energized state, i.e. when the corresponding control circuit is not providing any current, the holding brake is applied. To release the holding brake, the control circuit energizes a coil of an electromagnet, for example. For this purpose, a control circuit has, for example, two power semiconductor switches between which the coil for opening the holding brake is connected in series. Both power semiconductor switches must be switched on to release the holding brake (also referred to simply as "brake" here).

Eine Ansteuerschaltung mit zwei Leistungshalbleiterschaltern ist z.B. aus der DE 10 2013 109 597 B4 bekannt (s. bspw. 1, Leistungshalbleiterschalter 21 und 22, Spule 7a der Bremse 7). Dort wird überprüft, ob die beiden Schalter, die zum Bestromen der Spule der Bremse eingesetzt werden, einem Kurzschluss ausgesetzt sind.A control circuit with two power semiconductor switches is, for example, from DE 10 2013 109 597 B4 known (see e.g. 1 , power semiconductor switches 21 and 22, coil 7a of the brake 7). There it is checked whether the two switches that are used to energize the coil of the brake are exposed to a short circuit.

Gemäß der Lehre der DE 10 2013 010 406 B4 wird die Haltebremse überprüft, indem ein kurzes Moment auf die Achse gegeben wird. Im Falle einer intakten Haltebremse erfolgt auf das Moment hin keine Bewegung der Achse. Anderenfalls wird ein Alarmsignal ausgelöst.According to the teaching of DE 10 2013 010 406 B4 the holding brake is checked by applying a short torque to the axis. If the holding brake is intact, the axis will not move after the moment. Otherwise an alarm signal is triggered.

Eine Ansteuerschaltung ist weiter aus der DE 10 2015 005 198 B4 bekannt, (s. dort bspw. 2, Leistungshalbleiterschalter Tr1 und Tr2, sowie Bremse B). Die Ansteuerschaltung arbeitet mit Testpulsen für die Leistungshalbleiterschalter und einer Detektionseinheit D, die feststellen kann, ob die Bremse bestromt wird oder nicht. Bleibt die erwartete Antwort der Detektionseinheit auf die Testpulse aus, wird ein Fehler erkannt.A control circuit is further from the DE 10 2015 005 198 B4 known, (see there e.g. 2 , power semiconductor switches Tr1 and Tr2, and brake B). The control circuit works with test pulses for the power semiconductor switches and a detection unit D, which can determine whether the brake is energized or not. If the expected response from the detection unit to the test pulses does not occur, an error is detected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hinsichtlich der Funktionsüberprüfbarkeit und Fehlersicherheit verbesserte Ansteuerung für eine Haltebremse vorzuschlagen.It is the object of the present invention to propose a control for a holding brake that is improved in terms of functional checkability and failsafety.

Hiervon ausgehend werden die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Merkmale einiger Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Merkmale der Unteransprüche können miteinander zur Ausbildung weiterer Ausführungsformen kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.Proceeding from this, the subjects of the independent claims are proposed. Features of some embodiments are specified in the subclaims. The features of the dependent claims can be combined with one another to form further embodiments, unless expressly stated otherwise.

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) vorgeschlagen. Die Haltebremse weist eine Spule auf, die über eine Eingangsleitung und über eine Ausgangsleitung an die Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter mit einem ersten Leistungssignalanschluss, der an einen Versorgungsanschluss angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss, der einerseits an die Eingangsleitung und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss, dem ein High-Side-Steuersignal zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter mit einem ersten Leistungssignalanschluss, der einerseits an die Ausgangsleitung und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss, der an einen Masseanschluss angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss, dem ein Low-Side-Steuersignal zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Widerstandsteiler, der ein High-Side-Messsignal bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und andererseits an den Masseanschluss angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst weiter einen Low-Side-Widerstandsteiler, der ein Low-Side-Messsignal bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters und andererseits an den Masseanschluss angeschlossen ist.According to a first aspect, a control circuit for a holding brake (e.g. of a machine tool) is proposed. The holding brake has a coil which is connected to the control circuit via an input line and via an output line. The control circuit comprises a high-side power semiconductor switch with a first power signal connection, which is connected to a supply connection, a second power signal connection, which is connected on the one hand to the input line and on the other hand via a first pull-up resistor to the supply connection, and a control signal connection, to which a high-side control signal is supplied. The control circuit comprises a low-side power semiconductor switch with a first power signal connection, which is connected on the one hand to the output line and on the other hand via a second pull-up resistor to the supply connection, a second power signal connection, which is connected to a ground connection, and a control signal connection, to which a low-side control signal is fed. The drive circuit includes a high-side resistance divider that provides a high-side measurement signal and that is connected to the second power signal connection of the high-side power semiconductor switch on the one hand and to the ground connection on the other hand. The drive circuit also includes a low-side resistance divider, which provides a low-side measurement signal and is connected to the first power signal connection of the low-side power semiconductor switch on the one hand and to the ground connection on the other hand.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Ansteuerverfahren für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) mittels einer Ansteuerschaltung des ersten Aspektes vorgeschlagen. Das Ansteuerverfahren umfasst das Erzeugen des Low-Side-Steuersignals und/oder des High-Side-Steuersignals in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals und des Low-Side-Messsignals.According to a second aspect, a control method for a holding brake (e.g. a Machine tool) proposed by means of a control circuit of the first aspect. The control method includes generating the low-side control signal and/or the high-side control signal as a function of at least one of the high-side measurement signal and the low-side measurement signal.

Nachstehend wird auf beide vorstehend genannten Aspekte Bezug genommen werden.Both of the above aspects will be referred to below.

Typischerweise soll zyklisch geprüft werden, ob die Haltebremse funktionsfähig ist. Die Haltbremse kann die Haltbremse einer Werkzeugmaschine sein.Typically, it should be checked cyclically whether the holding brake is functional. The parking brake can be the parking brake of a machine tool.

Die Funktionsfähigkeit der Bremse kann dadurch beeinträchtigt sein, dass zwischen Eingangsleitung und Ausgangsleitung ein Kurzschluss besteht, bzw. die Eingangsleitung und/oder die Ausgangsleitung mit Masse oder Versorgungsspannung kurzgeschlossen ist, oder durch einen Bruch in der Eingangsleitung und/oder der Ausgangsleitung. Derartige Störungen, also Kurzschluss und Leitungsbruch, sollen schnell erkannt werden, um entsprechende Reaktionen einleiten zu können.The functionality of the brake can be impaired if there is a short circuit between the input line and the output line, or the input line and/or the output line is short-circuited to ground or the supply voltage, or a break in the input line and/or the output line. Such faults, i.e. short circuits and line breaks, should be recognized quickly in order to be able to initiate appropriate responses.

Die Haltebremse wird bestromt und damit gelöst, indem sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter geschlossen (eingeschaltet) sind. Nur dann kann ein Strom durch die Eingangsleitung, die Spule und die Ausgangsleitung fließen. Wird einer der beiden oder werden beide Leistungshalbleiterschalter dauerhaft geöffnet (ausgeschaltet), so wird der Stromfluss durch die Spule unterbrochen und damit die Haltebremse betätigt.The holding brake is energized and thus released by both the high-side power semiconductor switch and the low-side power semiconductor switch being closed (switched on). Only then can a current flow through the input line, the coil and the output line. If one of the two or both power semiconductor switches are permanently opened (switched off), the current flow through the coil is interrupted and the holding brake is actuated.

High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch Low-Side-Leistungshalbleiterschalter können zum Beispiel (je nach Spannungs- bzw. Stromklasse) als jeweiliger IGBT oder MOSFET ausgebildet sein. Selbstverständlich kann zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und/oder Spannungsfestigkeit der High-Side-Leistungshalbleiterschalter bzw. der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter als Serien-und/oder Parallelschaltung mehrerer Leistungshableiterschalter ausgebildet sein, die gleichzeitig angesteuert werden.High-side power semiconductor switches and also low-side power semiconductor switches can, for example (depending on the voltage or current class), be in the form of a respective IGBT or MOSFET. Of course, to increase the current-carrying capacity and/or dielectric strength, the high-side power semiconductor switch or the low-side power semiconductor switch can be designed as a series and/or parallel connection of a plurality of power semiconductor switches that are controlled simultaneously.

Die Werte der von den Widerstandsteilern bereitgestellten Messsignale hängen zum einen von den Schaltzuständen der Leistungshalbleiterschalter ab, und zum anderen von dem Vorhandensein eines Fehlers (Kurzschluss oder Leitungsbruch).The values of the measurement signals provided by the resistance dividers depend on the switching states of the power semiconductor switches on the one hand and on the presence of a fault (short circuit or open circuit) on the other.

Bei einer Ausführungsform der Ansteuerschaltung sind die beiden Pull-Up-Widerstände unterschiedlich dimensioniert. Z.B. ist der zweite Pull-Up-Widerstand ca. 3 bis 4 mal so hochohmig wie der erste Pull-Up-Widerstand. Die unterschiedliche Dimensionierung ermöglicht es, dass die relevanten Schaltzustände der Leistungshalbleiterschalter zu eineindeutig messbaren Spannungswerten der Messsignale führen.In one embodiment of the drive circuit, the two pull-up resistors are dimensioned differently. For example, the second pull-up resistor has about 3 to 4 times the resistance of the first pull-up resistor. The different dimensioning makes it possible that the relevant switching states of the power semiconductor switches lead to clearly measurable voltage values of the measurement signals.

Die beiden Widerstandsteiler weisen z.B. jeweils zwei ohmsche Widerstände auf, die entsprechend der Pull-Up-Widerstände dimensioniert sein können. Das Messsignal wird z.B. an einem jeweiligen Mittelpunkt, an dem beide Widerstände angeschlossen sind, abgegriffen und über entsprechende Messleitungen zunächst einem jeweiligen Analog-Digital-Wandler und sodann einer Auswertelogik der Ansteuerschaltung zugeführt.The two resistance dividers each have, for example, two ohmic resistors that can be dimensioned according to the pull-up resistors. The measurement signal is e.g.

Der High-Side-Widerstandsteiler und der Low-Side-Widerstandsteiler sind bei einer Ausführungsform jeweils ausgebildet, das High-Side-Messsignal bzw. das Low-Side-Messsignal in einem begrenzten Spannungsbereich von beispielsweise 0 V bis 1 V auszugeben.In one embodiment, the high-side resistance divider and the low-side resistance divider are each designed to output the high-side measurement signal or the low-side measurement signal in a limited voltage range of 0 V to 1 V, for example.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung eine Low-Side-Messleitung, über die das Low-Side-Messsignal bereitgestellt wird, und eine High-Side-Messleitung, über die das High-Side-Messsignal bereitgestellt wird. Die Low-Side-Messleitung und die High-Side-Messleitung sind z.B. über eine jeweilige erste Schottky-Diode an den Masseanschluss und über eine jeweilige zweite Schottky-Diode an einen Spannungsanschluss angeschlossen sind. Auf diese Weise kann die Spannung des jeweiligen Messsignals auf den Wert der Spannung des Spannungsanschlusses sicher begrenzt werden, was Analog-Digital-(AD-)-Wandler vor Überspannungen schützt. Diese können beispielsweise durch externe Störeinkopplungen auf die Bremsleitungen oder durch Induktionsspannungen beim Abschalten einer bestromten Bremse auftreten..In accordance with one embodiment, the control circuit comprises a low-side measurement line, via which the low-side measurement signal is provided, and a high-side measurement line, via which the high-side measurement signal is provided. The low-side measuring line and the high-side measuring line are connected, for example, to the ground connection via a respective first Schottky diode and to a voltage connection via a respective second Schottky diode. In this way, the voltage of the respective measurement signal can be safely limited to the value of the voltage of the voltage connection, which protects analog/digital (AD) converters from overvoltages. This can occur, for example, due to external interference coupling to the brake lines or due to induction voltages when switching off an energized brake.

Weiter sind die Low-Side-Messleitung und die High-Side-Messleitung bei einer Ausführungsform über einen jeweiligen Filterkondensator an den Masseanschluss angeschlossen. In Zusammenwirkung mit den Widerstandsteilern wird eine Tiefpassfilterung erzielt, sodass der Einfluss hochfrequenter Störungen, die beispielsweise durch Schaltvorgänge bei den Leistungshalbleiterschaltern (die z.B. bei getakteten Motor-Stromrichtern zum Einsatz kommen) eingekoppelt werden, reduziert ist.Furthermore, in one embodiment, the low-side measurement line and the high-side measurement line are connected to the ground connection via a respective filter capacitor. In conjunction with the resistance dividers, low-pass filtering is achieved so that the influence of high-frequency interference, which is coupled in, for example, by switching processes in the power semiconductor switches (which are used, for example, in clocked motor converters), is reduced.

Die Ansteuerschaltung ist z.B. ausgebildet, das Low-Side-Steuersignal und/oder das High-Side-Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals und des Low-Side-Messsignals zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung umfasst dazu eine Auswerteeinheit, die die digitalisierten Messsignale empfängt und auswertet. In Abhängigkeit von der Auswertung wird z.B. eine Treibereinheit betrieben, die die Steuersignale für die Leistungshalbleiter erzeugt.The drive circuit is designed, for example, to generate the low-side control signal and/or the high-side control signal as a function of at least one of the high-side measurement signal and the low-side measurement signal. For this purpose, the drive circuit comprises an evaluation unit which receives and evaluates the digitized measurement signals. In A driver unit, for example, which generates the control signals for the power semiconductors, is operated as a function of the evaluation.

Alternativ oder zusätzlich ist die Ansteuerschaltung bei einer Ausführungsform ausgebildet, das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignal und/oder dem High-Side-Steuersignal zu vollziehen. Z.B. ist der Zeitpunkt der Werterfassung, welche maßgeblich für eine weiter Steuerung sein kann, durch das Low-Side-Steuersignal und/oder das High-Side-Steuersignal vorgegeben, was mit Bezug auf die Figurenbeschreibung noch näher erläutert werden wird.Alternatively or additionally, in one embodiment the control circuit is designed to evaluate the detected value of the high-side measurement signal and/or the detected value of the low-side measurement signal as a function of the low-side control signal and/or the high-side - control signal to carry out. For example, the point in time at which the value is recorded, which can be decisive for further control, is specified by the low-side control signal and/or the high-side control signal, which will be explained in more detail with reference to the description of the figures.

Einige beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens werden nun erläutert:Some exemplary embodiments of the method are now explained:

Gemäß einer Ausführungsform ist der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung verändert sich insbesondere der Wert des Low-Side-Messsignals; beispielsweise steigt es betragsmäßig deutlich an, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Ausgangsleitung dem Potential der Eingangsleitung nähert. Durch den Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem Low-Side-Leistungshalbleiterschalter festgelegt sein. Auch der High-Side-Leistungshalbleiterschalter kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten.According to one embodiment, the low-side power semiconductor switch is designed to operate in a pulsed mode if there is a short circuit, e.g. a short circuit between the input line and the output line. In the event of a short circuit between the input line and the output line, the value of the low-side measurement signal in particular changes; for example, it increases significantly in terms of amount, since the potential of the output line approaches the potential of the input line due to the short circuit. The pulsed operation of the low-side power semiconductor switch results in current limitation and thus prevention of destruction due to thermal overload. The pulse operation takes place, for example, with a frequency of 100 Hz to 1 kHz. In this case, a duty cycle can depend on the low resistance of the short circuit and can be defined by a temperature measurement on the low-side power semiconductor switch. The high-side power semiconductor switch can also work in a corresponding pulse mode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der High-Side-Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und dem Masseanschluss. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und dem Masseanschluss verändert sich insbesondere der Wert des High-Side-Messsignals; beispielsweise fällt es betragsmäßig deutlich ab, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Eingangsleitung dem Potential des Masseanschlusses nähert. Durch den Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem High-Side-Leistungshalbleiterschalter festgelegt sein. Auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten.According to a further embodiment, the high-side power semiconductor switch is designed to work in a pulsed mode if there is a short circuit, e.g. a short circuit between the input line and the ground connection. In the event of a short circuit between the input line and the ground connection, the value of the high-side measurement signal in particular changes; for example, it drops significantly in terms of absolute value, since the potential of the input line approaches the potential of the ground connection due to the short circuit. The pulsed operation of the high-side power semiconductor switch results in a current limitation and thus prevention of destruction due to thermal overload. The pulse operation takes place, for example, with a frequency of 100 Hz to 1 kHz. In this case, a duty cycle can depend on the low resistance of the short circuit and can be defined by a temperature measurement on the high-side power semiconductor switch. The low-side power semiconductor switch can also work in a corresponding pulse mode.

Eine weitere Ausführungsform sieht also vor, dass die beiden Leistungshalbleiterschalter jeweils als intelligenter Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind. Z.B. integriert sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter eine Überstromüberwachung und/oder eine Übertemperaturüberwachung sowie eine Ansteuerungsfunktion, die im Falle eines Überstroms bzw. einer Übertemperatur besagten Pulsbetrieb veranlassen.A further embodiment therefore provides that the two power semiconductor switches are each designed as an intelligent power semiconductor switch. For example, both the high-side power semiconductor switch and the low-side power semiconductor switch integrate overcurrent monitoring and/or overtemperature monitoring as well as a control function that initiates said pulsed operation in the event of an overcurrent or overtemperature.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das High-Side-Messsignal und/oder das Low-Side-Messsignal durch die Ansteuerschaltung mit einer Abtastrate von mindestens 100 Hz erfasst. Auch höhere Abtastraten sind möglich, beispielsweise größer als 333 Hz (alle 3 ms) oder größer als 1 kHz. Eine hohe Abtastrate ermöglicht das unmittelbare Detektieren eines Fehlers und somit die schnelle Einleitung entsprechender Reaktionen.According to a further embodiment, the high-side measurement signal and/or the low-side measurement signal is/are detected by the drive circuit with a sampling rate of at least 100 Hz. Higher sampling rates are also possible, for example greater than 333 Hz (every 3 ms) or greater than 1 kHz. A high sampling rate enables an error to be detected immediately and appropriate responses to be initiated quickly.

Eine weitere Ausführungsform sieht das Durchführen einer Zwangsdynamisierung vor, und zwar innerhalb eines Zeitraums, in dem die Bremse dauerhaft gelöst ist. Mittels der Zwangsdynamisierung kann während des Betriebs der Einheit, die die Haltebremse umfasst (z.B. eine Werkzeugmaschine), also bei gelöster Bremse, auf einen Leitungsbruch in der Eingangsleitung und/oder der Ausgangsleitung geschlossen werden, ohne dass dadurch der Betrieb der Einheit beeinträchtigt wird. Die Zwangsdynamisierung sieht zum Beispiel periodisches sowie kurzzeitiges Öffnen des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters vor. Die Zwangsdynamisierung erfolgt z.B. mit einer Periode mindestens 30 Sekunden, oder mindestens 60 Sekunden. Dabei beträgt die jeweilige Öffnungsdauer (Ausschaltzeit) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters weniger als 10 ms, oder weniger als 5 ms, aber z.B. mindestens 3 ms. Beispielsweise wird so jede Minute der Stromfluss durch ein paar wenige ms andauerndes Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters modifiziert, was zu entsprechenden Wertveränderungen bei dem Low-Side-Messsignal und/oder dem High-Side-Messsignal führt. Das Erfassen des Werts des High-Side-Messsignals und/oder des Low-Side-Messsignals erfolgt bevorzugt am Ende der jeweiligen Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters, da dann die betreffende Wertveränderung am stärksten ausgeprägt ist und so sicher auf das Vorhandensein eines Leitungsbruchs geschlossen werden kann.A further embodiment provides for the implementation of a forced checking procedure, specifically within a period of time in which the brake is permanently released. By means of the forced checking procedure, a line break in the input line and/or the output line can be inferred during operation of the unit that includes the holding brake (e.g. a machine tool), i.e. when the brake is released, without the operation of the unit being impaired as a result. The forced checking procedure provides, for example, for periodic and brief opening of the high-side power semiconductor switch and/or the low-side power semiconductor switch. The forced checking procedure takes place, for example, with a period of at least 30 seconds, or at least 60 seconds. The respective opening duration (switch-off time) of the high-side power semiconductor switch and/or the low-side power semiconductor switch is less than 10 ms, or less than 5 ms, but for example at least 3 ms. For example, the current flow is modified every minute by switching off the high-side power semiconductor switch and/or the low-side power semiconductor switch for a few ms, which leads to corresponding value changes in the low-side measurement signal and/or the high-side measurement signal leads. The value of the high-side measurement signal and/or the low-side measurement signal is preferably detected at the end of the respective opening duration of the high-side power semiconductor switch and/or the low-side power semiconductor switch, since the value change in question is then most pronounced is embossed and it can thus be safely concluded that there is a line break.

Etwas allgemeiner gesprochen kann also das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignals und/oder dem High-Side-Steuersignals erfolgen. Zum Beispiel wird der High-Side-Leitungshalbleiterschalter und/oder der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter zur gezielten Modifikation des Stroms durch die Spule der Bremse betätigt, um signifikante Abweichungen in den Messsignalen herbeizuführen, sodass darauf basierend eine sichere Fehlerdiagnose erfolgen kann.To put it more generally, the detected value of the high-side measurement signal and/or the detected value of the low-side measurement signal can be evaluated as a function of the low-side control signal and/or the high-side control signal. For example, the high-side power semiconductor switch and/or the low-side power semiconductor switch is actuated to specifically modify the current through the coil of the brake in order to bring about significant deviations in the measurement signals, so that a reliable fault diagnosis can be carried out based on this.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Figuren deutlich werden.Further details and advantages of the invention will become clear in the following description of some exemplary embodiments with reference to the figures.

Es zeigen:

1 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt eines Schaltdiagramms einer Implementierung einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3-4 jeweils exemplarisch und schematisch ein Ansteuerverfahren zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
5-7 exemplarisch und schematisch mittels einer Ansteuerungsschaltung gewonnene Messsignalverläufe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
8-9 exemplarisch und schematisch Ansteuersignalverläufe, Stromverläufe sowie gewonnene Messsignalverläufe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

Show it:

1 exemplarily and schematically a section of a control circuit according to one or more embodiments;
2 exemplarily and schematically a section of a circuit diagram of an implementation of a drive circuit according to one or more embodiments;
3-4 each example and schematically a control method for limiting a short-circuit current according to one or more embodiments;
5-7 exemplary and schematic measurement signal curves obtained by means of a control circuit according to one or more embodiments; and
8-9 exemplary and schematic control signal curves, current curves and obtained measurement signal curves according to one or more embodiments.

1 zeigt schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt einer Ansteuerschaltung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Korrespondierend zu 1 zeigt 2 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt eines Schaltdiagramms einer Implementierung einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Nachstehend wird auf beide Figuren Bezug genommen werden. 1 FIG. 12 shows, schematically and by way of example, a section of a control circuit 100 in accordance with one or more specific embodiments. Corresponding to 1 displays 2 exemplarily and schematically a section of a circuit diagram of an implementation of a drive circuit according to one or more embodiments. Both figures will be referred to below.

Bei der dargestellten Ansteuerschaltung handelt es sich um eine Ansteuerschaltung 100 für eine Haltebremse 200. Die Haltebremse kann z.B. Teil einer Werkzeugmaschine sein.The control circuit shown is a control circuit 100 for a holding brake 200. The holding brake can be part of a machine tool, for example.

Die Haltebremse 200 weist in einem elektrischen Ersatzschaltbild eine Spule 202 auf, die über eine Eingangsleitung 210 und über eine Ausgangsleitung 220 an die Ansteuerschaltung 100 angeschlossen ist. Das Ersatzschaltbild für die Haltebremse 200 zeigt ferner einen ohmschen Widerstand 201, der in Serie zur Spule 202 geschaltet ist und z.B. den Wicklungswiderstand der Spule 202 darstellt. Der Widerstand 201 beträgt bspw. einige Ohm (z.B. 20 Ohm) und die Spule 202 weist eine Induktivität von einigen 10 mH auf (z.B. 100 mH) auf.In an electrical equivalent circuit diagram, the holding brake 200 has a coil 202 which is connected to the control circuit 100 via an input line 210 and via an output line 220 . The equivalent circuit diagram for the holding brake 200 also shows an ohmic resistor 201, which is connected in series with the coil 202 and represents the winding resistance of the coil 202, for example. The resistance 201 is, for example, a few ohms (e.g. 20 ohms) and the coil 202 has an inductance of a few tens of mH (e.g. 100 mH).

Die Ansteuerschaltung 100 umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 mit einem ersten Leistungssignalanschluss 111, der an einen (beispielsweise ca. 25 V bereitstellenden) Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, sowie einem zweiten Leistungssignalanschluss 112, der einerseits an die Eingangsleitung 210 und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand 131 an den Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss 113, dem ein High-Side-Steuersignal SBC.B zugeführt ist.The control circuit 100 comprises a high-side power semiconductor switch 110 with a first power signal connection 111, which is connected to a supply connection 199 (providing approx. 25 V, for example), and a second power signal connection 112, which is connected on the one hand to the input line 210 and on the other hand via a first Pull-up resistor 131 is connected to the supply terminal 199, and a control signal terminal 113 to which a high-side control signal SBC.B is fed.

Der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 ist beispielsweise als ein IGBT oder ein MOSFET ausgebildet, der das High-Side-Steuersignal SBC.B in Gestalt eines sog. Gate-Signals empfängt. Im eingeschalteten (geschlossenen) Zustand stellt er das Potential des Versorgungsanschlusses 199 über einen High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR) der Eingangsleitung 210 bereit. Das Betätigen der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine) setzt ein Lösen der Bremsen und somit einen Einschaltzustand beim High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 voraus.The high-side power semiconductor switch 110 is in the form of an IGBT or a MOSFET, for example, which receives the high-side control signal SBC.B in the form of a so-called gate signal. In the switched-on (closed) state, it makes the potential of the supply connection 199 available to the input line 210 via a high-side brake connection 211 (+BR). Actuating the unit (e.g. a machine tool) that includes the holding brake requires the brakes to be released and thus the high-side power semiconductor switch 110 to be in a switched-on state.

Die Ansteuerschaltung 100 umfasst weiter einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 mit einem ersten Leistungssignalanschluss 121, der einerseits an die Ausgangsleitung 220 und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand 143 an den Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, sowie einem zweiten Leistungssignalanschluss 122, der an einen Masseanschluss 198 (GND) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss 123, dem ein Low-Side-Steuersignal SBC.A zugeführt ist.The control circuit 100 further comprises a low-side power semiconductor switch 120 with a first power signal connection 121, which is connected on the one hand to the output line 220 and on the other hand via a second pull-up resistor 143 to the supply connection 199, and a second power signal connection 122, which is connected to a ground terminal 198 (GND) is connected, and a control signal terminal 123 to which a low-side control signal SBC.A is supplied.

Der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 ist beispielsweise ebenfalls als ein IGBT oder ein MOSFET ausgebildet, der das Low-Side-Steuersignal SBC.B in Gestalt eines sog. Gate-Signals empfängt. Im eingeschalteten (geschlossenen) Zustand koppelt er die Ausgangsleitung 220 über einen Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR) an den Masseanschluss 198. Das Betätigen der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine) setzt ein Lösen der Bremse 200 und somit auch einen Einschaltzustand beim Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 voraus. Sind beide Leistungshalbleiterschalter 110, 120 geschlossen, kann ein Strom durch die Eingangsleitung 210, die Spule 202 sowie die Ausgangsleitung 220 fließen und somit die Bremse gelöst werden.The low-side power semiconductor switch 120 is also in the form of an IGBT or a MOSFET, for example, which receives the low-side control signal SBC.B in the form of a so-called gate signal. In the switched-on (closed) state, it couples the output line 220 to the ground connection 198 via a low-side brake connection 221 (-BR). The actuation of the unit comprising the holding brake (e.g. a machine tool) releases the brake 200 and thus also a Power-on state of the low-side power tion semiconductor switch 120 ahead. If both power semiconductor switches 110, 120 are closed, a current can flow through the input line 210, the coil 202 and the output line 220 and the brake can thus be released.

Die Ansteuerschaltung 100 umfasst außerdem einen High-Side-Widerstandsteiler 132, 133, der ein High-Side-Messsignal MB bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss 112 des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und andererseits an den Masseanschluss 199 angeschlossen ist. Das High-Side-Messsignal MB ist an einem Mittelpunkt 135 zwischen den beiden Widerständen 132 und 133 abgegriffen und wird über eine High-Side-Messleitung 310 einer (in 1 nicht dargestellten) Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Das Potential, also der Wert des High-Side-Messsignals MB hängt somit zumindest vom Schaltzustand des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 sowie von der Dimensionierung der drei Widerstände 131, 132 und 133 ab.The drive circuit 100 also includes a high-side resistor divider 132, 133, which provides a high-side measurement signal MB, and which is connected on the one hand to the second power signal connection 112 of the high-side power semiconductor switch 110 and on the other hand to the ground connection 199. The high-side measurement signal MB is tapped off at a midpoint 135 between the two resistors 132 and 133 and is transmitted via a high-side measurement line 310 to a (in 1 not shown) evaluation unit provided. The potential, ie the value of the high-side measurement signal MB, thus depends at least on the switching state of the high-side power semiconductor switch 110 and on the dimensioning of the three resistors 131, 132 and 133.

Die Ansteuerschaltung 100 umfasst weiter einen Low-Side-Widerstandsteiler 141, 142, der ein Low-Side-Messsignal MA bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss 121 des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 und andererseits an den Masseanschluss 198 angeschlossen ist. Das Low-Side-Messsignal MA ist an einem Mittelpunkt 145 zwischen den beiden Widerständen 141 und 142 abgegriffen und wird über eine Low-Side-Messleitung 320 einer (in 1 nicht dargestellten) Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Das Potential, also der Wert des Low-Side-Messsignals MA hängt somit zumindest vom Schaltzustand des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 sowie von der Dimensionierung der drei Widerstände 141, 142 und 143 ab.The drive circuit 100 also includes a low-side resistor divider 141, 142, which provides a low-side measurement signal MA and which is connected on the one hand to the first power signal connection 121 of the low-side power semiconductor switch 120 and on the other hand to the ground connection 198. The low-side measurement signal MA is tapped off at a midpoint 145 between the two resistors 141 and 142 and is transmitted via a low-side measurement line 320 to a (in 1 not shown) evaluation unit provided. The potential, ie the value of the low-side measurement signal MA, thus depends at least on the switching state of the low-side power semiconductor switch 120 and on the dimensioning of the three resistors 141, 142 and 143.

Eine beispielhafte Implementierung der Ansteuerschaltung 100 der 1 ist in 2 veranschaulicht. Die oben beschriebenen Komponenten der Ansteuerschaltung 100 sind dort in derselben Art verschaltet, wie bei dem Beispiel gemäß 1, sodass diesbezüglich auf das Vorstehende verwiesen wird.An exemplary implementation of the drive circuit 100 of FIG 1 is in 2 illustrated. The components of the control circuit 100 described above are connected there in the same way as in the example in FIG 1 , so that reference is made to the above in this regard.

Der High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR) ist über einen Kondensator 1211 an einen noch Erdanschluss 196 gekoppelt, und der Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR) ist über einen Kondensator 1121 an diesen Erdanschluss 196 gekoppelt. Der Erdanschluss 196 führt typischerweise das GND Potential des Masseanschlusses 198. Der Erdanschluss 196 ist z.B. an einer Stelle des Gesamtaufbaus mit GND Potential des Masseanschlusses 198 verbunden.The high side brake terminal 211 (+BR) is coupled to a ground terminal 196 through a capacitor 1211 and the low side brake terminal 221 (-BR) is coupled to this ground terminal 196 through a capacitor 1121 . The ground connection 196 typically carries the GND potential of the ground connection 198. The ground connection 196 is connected to the GND potential of the ground connection 198 at one point in the overall structure, for example.

Die Low-Side-Messleitung 320 und die High-Side-Messleitung 310 sind über eine jeweilige erste Schottky-Diode 312, 322 an den Masseanschluss 198 und über eine jeweilige zweite Schottky-Diode 311, 321 an einen Spannungsanschluss 195 angeschlossen. Auf diese Weise erfolgt eine betragsmäßige Begrenzung des Potentials (des Werts) des Low-Side-Messsignals MA bzw. des High-Side-Messsignals MB.The low-side measuring line 320 and the high-side measuring line 310 are connected to the ground connection 198 via a respective first Schottky diode 312, 322 and to a voltage connection 195 via a respective second Schottky diode 311, 321. In this way, the amount of the potential (the value) of the low-side measurement signal MA or of the high-side measurement signal MB is limited.

Zudem sind die Low-Side-Messleitung 320 und die High-Side-Messleitung 310 über einen jeweiligen Filterkondensator 313, 323 an den Masseanschluss 198 angeschlossen. In Zusammenwirkung mit den Widerstandsteilern 132, 133 bzw. 141, 142 wird eine Tiefpassfilterung erzielt, sodass der Einfluss hochfrequenter Störungen, die beispielsweise durch Schaltvorgänge bei den Leistungshalbleiterschaltern 110, 120 (die z.B. bei getakteten Motor-Stromrichtern zum Einsatz kommen) eingekoppelt werden, reduziert ist. Zudem kann so das Abtasttheorem eingehalten werden.In addition, the low-side measuring line 320 and the high-side measuring line 310 are connected to the ground connection 198 via a respective filter capacitor 313, 323. In conjunction with the resistance dividers 132, 133 or 141, 142, low-pass filtering is achieved so that the influence of high-frequency interference, which is coupled in, for example, by switching processes in the power semiconductor switches 110, 120 (which are used, for example, in clocked motor converters), is reduced is. In addition, the sampling theorem can be observed in this way.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Ansteuerschaltung 100 sind die beiden Pull-Up-Widerstände 131 und 143 unterschiedlich dimensioniert. Z.B. ist der zweite Pull-Up-Widerstand 143 ca. 3 bis 4 mal so hochohmig wie der erste Pull-Up-Widerstand 141. Die unterschiedliche Dimensionierung ermöglicht es, dass die relevanten Schaltzustände der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 zu eineindeutig messbaren Spannungswerten bei den Messsignalen MA und MB führen.In a preferred embodiment of the drive circuit 100, the two pull-up resistors 131 and 143 are dimensioned differently. For example, the second pull-up resistor 143 has approximately 3 to 4 times the resistance of the first pull-up resistor 141. The different dimensioning makes it possible for the relevant switching states of the power semiconductor switches 110, 120 to result in clearly measurable voltage values for the measurement signals MA and MB lead.

Die Ansteuerschaltung 100 erlaubt einen sicheren Betrieb der Bremse 200 sowie eine zuverlässige Fehlererkennung, wie im Folgenden beispielhaft dargestellt wird:Control circuit 100 allows safe operation of brake 200 and reliable error detection, as shown below by way of example:

Zum Beispiel umfasst die Ansteuerung das Erzeugen des Low-Side-Steuersignals SBC.A und/oder des High-Side-Steuersignals SBC.B in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals MB und des Low-Side-Messsignals MA.For example, the actuation includes generating the low-side control signal SBC.A and/or the high-side control signal SBC.B depending on at least one of the high-side measurement signal MB and the low-side measurement signal MA.

Mit Bezug auf 3 und 5 wird ein Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 veranschaulicht.Regarding 3 and 5 a pulsed operation of the low-side power semiconductor switch 120 is illustrated.

In 3 zeigt der obere Teil (A) den Verlauf der Versorgungsspannung 199 und den Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202. Der untere Teil (B) zeigt eine um den Faktor 20 skalierte Version davon. Im Bereich t < 0 ist die Bremse unbestromt und damit aktiv; beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 sind also ausgeschaltet und die Spannungspegel der beiden Messsignale MA und MB entsprechend bei jeweils ca. 0 V (s. 5). Zum Zeitpunkt t = 0 wird die Bremse gelöst. Beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 werden dazu eingeschaltet, wobei ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220vorliegt, und das Potential des High-Side-Messsignals MB steigt auf den Wert von knapp 1 V an, wohingegen das Potential des Low-Side-Messsignals MA bei ca. 0 V verbleibt. Entsprechend stellt sich der Strom I_B ein. Zum Zeitpunkt t ~= 5,2 s setzt ein Pulsbetrieb ein.In 3 the upper part (A) shows the course of the supply voltage 199 and the course of the current I _B through the coil 202. The lower part (B) shows a version thereof scaled by a factor of 20. In the range t < 0, the brake is de-energized and therefore active; Both power semiconductor switches 110 and 120 are therefore switched off and the voltage levels of the two measurement signals MA and MB are each approximately 0 V (see 5 ). At time t=0 the brake is released. Both power semiconductor switches 110 and 120 are turned on, with a There is a short circuit between the input line 210 and the output line 220, and the potential of the high-side measurement signal MB rises to a value of just under 1V, whereas the potential of the low-side measurement signal MA remains at approximately 0V. The current I _B adjusts accordingly. Pulsed operation starts at time t ~= 5.2 s.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 ausgebildet, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220. Dieser Fall ist in den 3 und 5 dargestellt. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220 verändert sich insbesondere der Wert des Low-Side-Messsignals MA; beispielsweise steigt er, wie in 5 veranschaulicht, betragsmäßig deutlich an, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Ausgangsleitung 220 dem Potential der Eingangsleitung 210 nähert. Durch den Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 festgelegt sein. Auch der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten. Nach ca. 5s ist der Kurzschluss behoben und der Normalbetrieb kann fortgesetzt werden.According to one embodiment, the low-side power semiconductor switch 120 is designed to work in a pulsed mode if there is a short circuit, eg a short circuit between the input line 210 and the output line 220. This case is in FIGS 3 and 5 shown. In the event of a short circuit between the input line 210 and the output line 220, the value of the low-side measurement signal MA changes in particular; for example, it increases, as in 5 illustrated, in terms of absolute value, since the potential of the output line 220 approaches the potential of the input line 210 due to the short circuit. The pulsed operation of the low-side power semiconductor switch 120 results in current limitation and thus prevention of destruction due to thermal overload. The pulse operation takes place, for example, with a frequency of 100 Hz to 1 kHz. In this case, a duty cycle can depend on the low resistance of the short circuit and can be defined by a temperature measurement at the low-side power semiconductor switch 120 . The high-side power semiconductor switch 110 can also work in a corresponding pulse mode. After approx. 5s the short circuit is eliminated and normal operation can be continued.

Mit Bezug auf 4 und 6 wird ein Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 veranschaulicht.Regarding 4 and 6 a pulsed operation of the high-side power semiconductor switch 110 is illustrated.

In 4 zeigt der obere Teil (A) den Verlauf der Versorgungsspannung 199 und den Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202. Der untere Teil (B) zeigt eine um den Faktor 20 skalierte Version davon. Im Bereich t < 0 ist die Bremse aktiv, beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 sind also ausgeschaltet und die Spannungspegel der beiden Messsignale MA und MB entsprechend bei jeweils ca. 0 V. Zum Zeitpunkt t = 0 wird die Bremse gelöst. Beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 werden dazu eingeschaltet, wobei ein Kurzschluss vorliegt, und das Potential des High-Side-Messsignals MB steigt auf den Wert von knapp 1 V an, wohingegen das Potential des Low-Side-Messsignals MA bei ca. 0 V verbleibt. Entsprechend stellt sich der Strom I_B ein. Zum Zeitpunkt t ~= 5,2 s erfolgt ein Pulsbetrieb. Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198.In 4 the upper part (A) shows the course of the supply voltage 199 and the course of the current I _B through the coil 202. The lower part (B) shows a version thereof scaled by a factor of 20. The brake is active in the range t<0, both power semiconductor switches 110 and 120 are therefore switched off and the voltage levels of the two measurement signals MA and MB are each approximately 0 V. At time t=0 the brake is released. For this purpose, both power semiconductor switches 110 and 120 are switched on, with a short circuit present, and the potential of the high-side measurement signal MB rises to a value of just under 1 V, whereas the potential of the low-side measurement signal MA remains at approximately 0 V . The current I _B adjusts accordingly. Pulsed operation takes place at time t ~= 5.2 s. Short circuit between the input line 210 and the ground connection 198.

Gemäß einer Ausführungsform ist der High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 ausgebildet, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198. Dieser Fall ist in den 4 und 6 dargestellt. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198 verändert sich insbesondere der Wert des High-Side-Messsignals MB; beispielsweise fällt er, wie in 6 veranschaulicht, betragsmäßig deutlich ab, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Eingangsleitung 210 dem Potential des Masseanschlusses 198 nähert. Durch den Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 festgelegt sein. Auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten. Nach ca. 5s ist der Kurzschluss behoben und der Normalbetrieb kann fortgesetzt werden.According to one embodiment, the high-side power semiconductor switch 110 is designed to work in a pulsed mode if there is a short circuit, eg a short circuit between the input line 210 and the ground connection 198. This case is in FIGS 4 and 6 shown. In the event of a short circuit between the input line 210 and the ground connection 198, the value of the high-side measurement signal MB in particular changes; for example, he falls, as in 6 illustrated, in terms of absolute value, since the potential of the input line 210 approaches the potential of the ground connection 198 due to the short circuit. The pulsed operation of the high-side power semiconductor switch 110 results in current limitation and thus prevention of destruction due to thermal overload. The pulse operation takes place, for example, with a frequency of 100 Hz to 1 kHz. In this case, a duty cycle can depend on the low resistance of the short circuit and can be defined by a temperature measurement on the high-side power semiconductor switch 110 . The low-side power semiconductor switch 120 can also work in a corresponding pulse mode. After approx. 5s the short circuit is eliminated and normal operation can be continued.

Es ist also z.B. vorgesehen, dass die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 jeweils als intelligenter Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind. Z.B. integriert sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 eine Überstromüberwachung und/oder eine Übertemperaturüberwachung sowie eine Ansteuerungsfunktion, die im Falle eines Überstroms bzw. einer Übertemperatur besagten Pulsbetrieb veranlassen.It is therefore provided, for example, that the two power semiconductor switches 110, 120 are each designed as intelligent power semiconductor switches. For example, both the high-side power semiconductor switch 110 and the low-side power semiconductor switch 120 integrate overcurrent monitoring and/or overtemperature monitoring as well as a control function that initiate said pulsed operation in the event of an overcurrent or overtemperature.

Bei dem Beispiel gemäß 7 erfolgt nach regulärem Einschalten der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 (Zeitpunkt t = 0s) ein Kurzschluss (t ~= 5,2s) zwischen der Ausgangsleitung 220 und dem Masseanschluss 198. Ein solcher Kurzschluss verändert den Strom I_B durch die Spule 202 nicht signifikant; es wird lediglich der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 überbrückt. Bei diesem Fehlerfall tritt in der Regel keine Überlastung der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 auf. Eine Behebung des Kurzschlusses bei t ~= 6,3s ist folglich quasi ohne Einfluss auf die Spannungswerte der Messsignale MA und MB. Dieser Fehlerfall kann von der Schaltung nicht ausgewertet werden, da sich die Messpegel nicht signifikant unterscheiden lassen.According to the example 7 after regular switching on of the power semiconductor switches 110, 120 (time t=0s), a short circuit (t˜=5.2s) occurs between the output line 220 and the ground connection 198. Such a short circuit does not change the current I _B through the coil 202 significantly; only the low-side power semiconductor switch 120 is bypassed. In the event of this error, the power semiconductor switches 110, 120 are generally not overloaded. Eliminating the short circuit at t ~= 6.3s consequently has virtually no effect on the voltage values of the measuring signals MA and MB. This error case cannot be evaluated by the circuit because the measurement levels cannot be significantly differentiated.

Durch eine Laufzeitüberwachung bei einer Abtastrate von ca. 333 Hz (z.B. 3ms) der Messsignale MA und MB können die in 5 und 6 veranschaulichten Fehlerfälle identifiziert und für Sicherheits- und Diagnosezwecke genutzt werden. Der in 7 skizzierte Fehlerfall ist nicht sicherheitskritisch, weil die Bremse 200 ohne Auftreten eines weiteren Fehlers nicht einfällt.By monitoring the runtime at a sampling rate of approx. 333 Hz (e.g. 3ms) of the measurement signals MA and MB, the in 5 and 6 illustrated error cases are identified and used for safety and diagnostic purposes. the inside 7 The error case outlined is not safety-critical because the brake 200 does not apply without the occurrence of a further error.

Ein weiterer detektierbarer Fehlerfall besteht in einem Leitungsbruch in der Eingangsleitung 210 oder der Ausgangsleitung 220. Um diesen Fehlerfall zu detektieren, sieht eine weitere Ausführungsform des Ansteuerverfahrens das Durchführen einer sog. Zwangsdynamisierung vor, und zwar innerhalb eines Zeitraums, in dem die Bremse dauerhaft gelöst ist, was in den 8 und 9 dargestellt ist. In diesen beiden Figuren sind im jeweiligen oberen Teil die Potentialverläufe der Steuersignale SBC.A und SBC.B dargestellt, darunter die Potentialverläufe an den Bremsenanschlüssen 211 (+BR, also an der Eingangsleitung 210) und 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220). In der Mitte ist der Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202 dargestellt, und darunter die Potentialverläufe der Messsignale MA und MB.Another detectable fault is a line break in the input line 210 or the output line 220. In order to detect this fault, a further embodiment of the control method provides for a so-called forced checking procedure to be carried out within a period of time in which the brake is permanently released , what in the 8th and 9 is shown. The upper part of these two figures shows the potential curves of the control signals SBC.A and SBC.B, including the potential curves at the brake connections 211 (+BR, i.e. on the input line 210) and 221 (-BR, i.e. on the output line 220 ). The curve of the current I _B through the coil 202 is shown in the middle, and below that the curves of the potential of the measurement signals MA and MB.

Mittels der Zwangsdynamisierung kann während des Betriebs der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine), also bei gelöster Bremse, auf einen Leitungsbruch in der Eingangsleitung 210 und/oder der Ausgangsleitung 220 geschlossen werden, ohne dass dadurch der Betrieb der Einheit beeinträchtigt wird. Die Zwangsdynamisierung sieht zum Beispiel periodisches sowie kurzzeitiges Öffnen des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 vor. Die Zwangsdynamisierung erfolgt z.B. mit einer Periode mindestens 30 Sekunden, oder mindestens 60 Sekunden. Dabei beträgt die jeweilige Öffnungsdauer (Ausschaltzeit) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 weniger als 10 ms, oder weniger als 5 ms, aber z.B. mindestens 3 ms. Beispielsweise wird so jede Minute der Stromfluss durch ein paar wenige ms andauerndes Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 modifiziert, was zu entsprechenden Wertveränderungen bei dem Low-Side-Messsignal MA und/oder dem High-Side-Messsignal MB führt. Aufgrund der längeren Zeitkonstante der Bremse 200 wird diese in der sehr kurzen Messzeit mechanisch nicht reagieren. So wird die Bremse 200 und damit der Betrieb der Einheit durch die sehr kurzen Messvorgänge nicht gestört. Das Erfassen des Werts des High-Side-Messsignals MB und/oder des Low-Side-Messsignals MA, also das Messen, erfolgt bevorzugt am Ende der jeweiligen Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120, da dann die betreffende Wertveränderung am stärksten ausgeprägt ist und so sicher auf das Vorhandensein eines Leitungsbruchs geschlossen werden kann. Gleichzeitig ist es möglich, die Wertveränderungen auf Basis der Schottky-Dioden 311, 321 sowie 312 und 322 zu begrenzen.By means of the forced checking procedure, a line break in the input line 210 and/or the output line 220 can be inferred during operation of the unit (e.g. a machine tool) that includes the holding brake (e.g. a machine tool), i.e. when the brake is released, without the operation of the unit being impaired as a result. The forced checking procedure provides for periodic and brief opening of the high-side power semiconductor switch 110 and/or the low-side power semiconductor switch 120, for example. The forced dormant error detection occurs, for example, with a period of at least 30 seconds or at least 60 seconds. The respective opening duration (switch-off time) of the high-side power semiconductor switch 110 and/or the low-side power semiconductor switch 120 is less than 10 ms, or less than 5 ms, but e.g. at least 3 ms. For example, the current flow is modified every minute by switching off the high-side power semiconductor switch 110 and/or the low-side power semiconductor switch 120 for a few ms, which leads to corresponding value changes in the low-side measurement signal MA and/or the high -Side measurement signal MB leads. Due to the longer time constant of the brake 200, it will not react mechanically in the very short measurement time. In this way, the brake 200 and thus the operation of the unit are not disturbed by the very short measuring processes. The value of the high-side measurement signal MB and/or the low-side measurement signal MA, i.e. the measurement, is preferably detected at the end of the respective opening duration of the high-side power semiconductor switch 110 and/or the low-side power semiconductor switch 120 , since the change in value in question is then most pronounced and the existence of a line break can thus be reliably concluded. At the same time, it is possible to limit the changes in value based on the Schottky diodes 311, 321 and 312 and 322.

Etwas allgemeiner gesprochen kann also das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals MB und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals MA in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignals SBC.A und/oder dem High-Side-Steuersignals SBC.B erfolgen. Zum Beispiel wird der High-Side-Leitungshalbleiterschalter 110 und/oder der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 zur gezielten Modifikation des Dauerbetriebs der Bremse betätigt, um signifikante Abweichungen in den Messsignalen MA und MB herbeizuführen, sodass darauf basierend eine sichere Fehlerdiagnose erfolgen kann.To put it more generally, the evaluation of the recorded value of the high-side measurement signal MB and/or the recorded value of the low-side measurement signal MA can be carried out as a function of the low-side control signal SBC.A and/or the high-side Control signal SBC.B done. For example, the high-side power semiconductor switch 110 and/or the low-side power semiconductor switch 120 is actuated for the targeted modification of the continuous operation of the brake in order to bring about significant deviations in the measurement signals MA and MB, so that a reliable fault diagnosis can be carried out based on this.

Konkret wird bei dem Beispiel gemäß 8 zum Zeitpunkt t = 0s der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 durch entsprechendes Herabsetzen des Potentials des Low-Side-Steuersignals SBC.A kurzzeitig ausgeschaltet (z.B. für 3 ms). Das Potential am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt aufgrund der Induktionsspannung der Spule 2020 kurzzeitig bis zur Spannungsgrenze bzw. der Durchbruchspannung des Low-Side-Leistungshalbleiters 220 an und der Strom I_B durch die Spule 202 sinkt etwas. Aufgrund des Potentialanstiegs am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt auch der Wert des Low-Side-Messsignals MA kurzzeitig an. Ca. 30 ms später erfolgt derselbe Mechanismus auf Basis eines kurzzeitigen Ausschaltens des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 120: Das Potential am High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR, also an der Eingangsleitung 210) fällt aufgrund der Induktionsspannung der Spule 202 kurzzeitig ab, weil der High-Side-Leistungshalbleiter 110 seine Spannungsgrenze bzw. seine Durchbruchspannung erreicht. Der Strom I_B durch die Spule 202 sinkt dabei etwas. Aufgrund des Potentialabfalls am High-Side-Bremsenanschluss 211 fällt auch der Wert des High-Side-Messsignals MB kurzzeitig ab. Ein derartiger Verlauf der Messsignale MA und MB lässt auf intakte Leitungen 210 und 220 schließen. Möglich ist es auch, dass beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 zur selben Zeit schalten. Allerdings ist der Stromabfall dann erhöht. Jedoch stellt der oben dargestellte Zeitversatz keine Zwangsbedingung für die Funktion dar.Specifically, according to the example 8th at time t=0s, the low-side power semiconductor switch 120 is switched off briefly (eg for 3 ms) by a corresponding reduction in the potential of the low-side control signal SBC.A. The potential at the low-side brake connection 221 (-BR, i.e. at the output line 220) increases briefly due to the induction voltage of the coil 2020 up to the voltage limit or the breakdown voltage of the low-side power semiconductor 220 and the current I _B through the coil 202 sinks a bit. Because of the rise in potential at the low-side brake connection 221 (-BR, ie at the output line 220), the value of the low-side measurement signal MA also rises briefly. Approx. 30 ms later, the same mechanism takes place based on a brief switching off of the high-side power semiconductor switch 120: The potential at the high-side brake connection 211 (+BR, i.e. on the input line 210) drops briefly due to the induction voltage of the coil 202, because the high-side power semiconductor 110 reaches its voltage limit or its breakdown voltage. The current I _B through the coil 202 drops somewhat. Because of the drop in potential at the high-side brake connection 211, the value of the high-side measurement signal MB also drops briefly. Such a progression of the measurement signals MA and MB indicates that the lines 210 and 220 are intact. It is also possible that both power semiconductor switches 110 and 120 switch at the same time. However, the current drop is then increased. However, the time offset shown above is not a constraint on the function.

Bei dem Beispiel gemäß 9 liegt indessen ein Leitungsbruch vor; der Strom I_B durch die Spule 202 beträgt folglich 0 A. Die Steuersignale SBC.A und SBC.B werden wie bei dem Beispiel gemäß 8 bereitgestellt. Aufgrund des Leitungsbruchs führt jedoch das kurzfristige Ausschalten des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters allenfalls zu einem sehr geringen Anstieg des Potentials am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) und ist ohne Einfluss auf den Strom I_B durch die Spule 202. Aufgrund des nur sehr geringen Potentialanstiegs am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt auch der Wert des Low-Side-Messsignals MA allenfalls nur sehr geringfügig an. Analoges gilt für das kurzfristige Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110, wobei das Messsignal MB im Gegensatz zum Messsignal MA leicht abfällt.According to the example 9 meanwhile there is a line break; the current I _B through the coil 202 is consequently 0 A. The control signals SBC.A and SBC.B are as in the example according to FIG 8th provided. Due to the line break, however, the short-term switching off of the low-side power semiconductor switch leads at most to a very slight increase in the potential at the low-side brake connection 221 (-BR, i.e. on the output line 220) and has no influence on the current I _B through the Coil 202. Due to the very low potential rise at the low-side brake connection 221 (-BR, ie on the output line 220), the value of the low-side measurement signal MA also rises only very slightly at most. The same applies to the short-term switching off of the high-side power semiconductor switch 110, with the measurement signal MB dropping slightly in contrast to the measurement signal MA.

Die unterschiedlichen Reaktionen des Potentialverlaufs des Messsignals MA bzw. MB auf das kurzzeitige Ausschalten lässt also darauf schließen, ob ein Leitungsbruch vorliegt oder nicht.The different reactions of the potential profile of the measurement signal MA or MB to the short-term switching off therefore indicate whether a line break is present or not.

Bevorzugt wird stets nur einer der beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 kurzfristig ausgeschaltet; beispielweise werden die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 alternierend kurzfristig ausgeschaltet, wie in 8 und 9 veranschaulicht. Auf diese Weise werden die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 etwa gleichermaßen belastet, und es werden die charakteristischen Potentialverläufe bei den Messsignalen MA und MB induziert, die eine zuverlässige Detektion eines Leitungsbruchs erlauben.Preferably only one of the two power semiconductor switches 110, 120 is switched off for a short time; for example, the two power semiconductor switches 110, 120 are switched off alternately for a short time, as in 8th and 9 illustrated. In this way, the two power semiconductor switches 110, 120 are loaded approximately equally, and the characteristic potential profiles are induced in the measurement signals MA and MB, which allow a line breakage to be reliably detected.

Bevorzugt erfolgt die Erfassung des Werts des Low-Side-Messsignals MA bei dem oder unmittelbar nach dem Wiedereinschalten des Low-Side-Leistungshalbleiters 120, und bevorzugt erfolgt die Erfassung des Werts des High-Side-Messsignals MB bei dem oder unmittelbar nach dem Wiedereinschalten des High-Side-Leistungshalbleiters 110.The value of the low-side measurement signal MA is preferably recorded when or immediately after the low-side power semiconductor 120 is switched on again, and the value of the high-side measurement signal MB is preferably recorded when the high-side power semiconductor 110.

Ausführungsformen der hier beschriebenen Ansteuerschaltung 100 sowie des Ansteuerverfahrens ermöglichen sowohl einen sicheren Betrieb der Bremse 200 im Falle eines Kurzschlusses (Massekurzschluss oder Leitungskurzschluss) als auch die kontinuierliche Detektion von Fehlerfällen (z.B. Leitungsbruch) während des Betriebs der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine), also während der Dauer der gelösten Bremse 200. Sicher ist der Betrieb z.B. deshalb, weil die Schaltung mit den beiden Leistungshalbleiterschaltern im Kurzschluss keinen Schaden nimmt. Ein typischer Betrieb der Bremse liegt dann aber nicht mehr vor, denn diese fällt (fälschlicherweise) ein. Jedoch kann dies über die Messpegel (Werte) der Messsignale detektiert und darauf reagiert werden.Embodiments of the control circuit 100 described here and the control method enable both safe operation of the brake 200 in the event of a short circuit (ground short circuit or line short circuit) and the continuous detection of faults (e.g. line break) during operation of the unit comprising the holding brake (e.g. a machine tool) , ie for the duration of the released brake 200. Operation is safe, for example, because the circuit with the two power semiconductor switches is not damaged in the short circuit. A typical operation of the brake is then no longer present, because it (wrongly) engages. However, this can be detected and reacted to via the measurement levels (values) of the measurement signals.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013109597 B4 [0005]
DE 102013010406 B4 [0006]
DE 102015005198 B4 [0007]

Claims

Control circuit (100) for a holding brake (200), the holding brake (200) having a coil (202) which is connected to the control circuit (100) via an input line (210) and via an output line (220), comprising: - A high-side power semiconductor switch (110), with o a first power signal connection (111) which is connected to a supply connection (199), o a second power signal connection (112), which is connected on the one hand to the input line (210) and on the other hand to the supply connection (199) via a first pull-up resistor (131), and o a control signal connection (113) to which a high-side control signal (SBC.B) is supplied; - A low-side power semiconductor switch (120), with o a first power signal connection (121), which is connected on the one hand to the output line (220) and on the other hand to the supply connection (199) via a second pull-up resistor (143), o a second power signal terminal (122) connected to a ground terminal (198), and o a control signal connection (123) to which a low-side control signal (SBC.A) is supplied; and - a high-side resistive divider (132, 133) which o provides a high-side measurement signal (MB), and o is connected on the one hand to the second power signal connection (112) of the high-side power semiconductor switch (110) and on the other hand to the ground connection (198); and - a low-side resistive divider (141, 142) which o provides a low-side measurement signal (MA), and o is connected on the one hand to the first power signal connection (121) of the low-side power semiconductor switch (120) and on the other hand to the ground connection (198).

Control circuit (100) after claim 1 , wherein the second pull-up resistor (143) has a different resistance than the first pull-up resistor (131).

Control circuit (100) after claim 1 or 2 , wherein the high-side resistor divider (132, 133) and the low-side resistor divider (141, 142) are each formed, the high-side measurement signal (MB) and the low-side measurement signal (MA) in output a limited voltage range of, for example, 0V to IV.

Control circuit (100) according to any one of the preceding claims, further comprising a low-side measurement line (320) via which the low-side measurement signal (MA) is provided, and a high-side measurement line (310) via which the High-side measurement signal (MB) is provided, where - the low-side measuring line (320) and the high-side measuring line (310) via a respective first Schottky diode (312, 322) to the ground connection (198) and via a respective second Schottky diode (311, 321 ) are connected to a voltage connection (195), and/or wherein - the low-side measuring line (320) and the high-side measuring line (310) are connected to the ground connection (198) via a respective filter capacitor (313, 323).

Control circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (100) is designed to send the low-side control signal (SBC.A) and/or the high-side control signal (SBC.B) as a function of at least one of the To generate the high-side measurement signal (MB) and the low-side measurement signal (MA).

Control method for a holding brake of a machine tool by means of a control circuit (100) according to one of the preceding claims, comprising: - Generation of the low-side control signal (SBC.A) and/or the high-side control signal (SBC.B) depending on at least one of the high-side measurement signal (MB) and the low-side measurement signal (MA ).

control procedure claim 6 , wherein the low-side power semiconductor switch (120) is designed to work in a pulsed mode if there is a short circuit.

control procedure claim 6 or 7 , wherein the high-side power semiconductor switch (110) is designed to work in a pulsed mode if there is a short circuit.

Driving method according to one of the above Claims 6 until 8th , wherein the high-side measurement signal (MB) and/or the low-side measurement signal (MA) are recorded with a sampling rate of at least 100 Hz.

Driving method according to one of the above Claims 6 until 9 , further comprising carrying out a forced checking procedure within a period in which the brake (200) is permanently released, by: - periodic and brief opening of the high-side power semiconductor switch (110) and/or the low-side power semiconductor switch (120) .

control procedure claim 10 , where the forced checking procedure takes place with a period of at least 30 seconds, and/or where the each opening time of the high-side power semiconductor switch (110) and/or the low-side power semiconductor switch (120) is less than 10 ms.

control procedure claim 10 or 11 , further comprising detecting the value of the high-side measurement signal (MB) and/or the low-side measurement signal (MA) at the end of the respective opening duration of the high-side power semiconductor switch (110) and/or the low-side Power semiconductor switch (120).

control procedure claim 12 , further comprising evaluating the detected value of the high-side measurement signal (MB) and/or the low-side measurement signal (MA) in order to conclude that the input line (210) and/or the output line (220) has broken.

Driving method according to one of the above Claims 6 until 13 , further comprising evaluating the detected value of the high-side measurement signal (MB) and/or the detected value of the low-side measurement signal (MA) as a function of the low-side control signal (SBC.A) and/or the high -Side control signal (SBC.B).