DE10237434A1 - Voltage supply for electric motor e.g. for setting drive controlling automobile air-conditioning device, is provided with at least one transistor half bridge circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgung
für Elektromotoren,
insbesondere elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren, Kommutatormotoren
und/oder zweisträngige
Schrittmotoren im Bipolarmodus. Bei herkömmlichen Spannungsversorgungen
ist eine zweipolige Spannungsquelle vorgesehen. Diese Spannung wird über Halbleiterschalter
so mit den Wicklungen der Elektromotoren verbunden, dass die gewünschte Funktion,
z.B. „an", „aus", „Rechtlauf oder „Linkslauf"
erreicht wird. Bei Kommutatormotoren sind hierzu vier Treibertransistoren
nötig,
die zusammen eine Vollbrücke
bilden. Bei bipolaren Schrittmotoren sind bereits zwei Vollbrücken mit insgesamt
acht Treibertransistoren notwendig um die gewünschten Funktionen zu erreichen.
Zur Ansteuerung einer Klimaanlage im Kfz werden heute bereits bis
zu 20 Schrittmotoren eingesetzt, für deren Betrieb
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Spannungsversorgung für Elektromotoren zu finden, mit deren Hilfe die Anzahl der Treibertransistoren deutlich reduziert werden kann.Object of the present invention it is therefore to find a power supply for electric motors, with the help of which the number of driver transistors is significantly reduced can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ausgangsspannung einer einen Pluspol und einen Minuspol aufweisenden Gleichspannungsquelle, mit Hilfe einer Spannungssymmetrierschaltung, die zusätzlich zum Pluspol und zum Minuspol einen Nullpotentialausgang aufweist, der mit einem Pol jedes angeschlossenen Elektromotors verbunden ist, halbiert wird, und zumindest ein weiterer Pol jedes angeschlossenen Elektromotors mit zwei Treibertransistoren jeweils einer einerseits am Pluspol und andererseits am Minuspol angeschlossenen Halbbrücke verbunden ist. Durch die Halbierung der Spannung werden drei Spannungsniveaus erzeugt. Hierdurch genügt die Hälfte der üblicherweise benötigten Anzahl an Treibertransistoren, um die gewünschten Funktionen zu erzielen. Für einen einzigen Motor bringt die Spannungssymmetrierschaltung keine Vorteile, weil für deren Aufbau ebenfalls Transistoren und weitere Bauteile benötigt werden. Grundsätzlich ist die Spannungssymmetrierschaltung aber nur einmal vorhanden, deshalb ist deren Anwendung umso wirtschaftlicher je mehr Elektromotoren mit dieser Betrieben werden.This object is achieved according to the invention solved, that the output voltage is a plus pole and a minus pole having DC voltage source, with the aid of a voltage balancing circuit, the additional has a zero potential output to the positive pole and the negative pole, which is connected to one pole of each connected electric motor, is halved, and at least one additional pole of each connected Electric motor with two driver transistors, one on the one hand Positive pole and on the other hand connected to the negative pole half bridge is. Halving the voltage will make three voltage levels generated. This is enough the half the usual required Number of driver transistors to achieve the desired functions. For one single motor, the voltage balancing circuit has no advantages, because for whose construction also requires transistors and other components. in principle if the voltage balancing circuit is only available once, therefore their use is more economical the more electric motors be operated with this.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt.Developments of the invention in the subclaims shown.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein zweisträngiger bipolarer Schrittmotor mit der Spannungsversorgung verbunden. Durch die Spannungssymmetrierschaltung können hierbei vier Treibertransistoren, also eine Vollbrücke eingespart werden. Es genügen zwei Halbbrücken, um alle Schrittmotorfunktionen auszuführen.In a first embodiment the invention becomes a two-strand bipolar stepper motor connected to the power supply. By the voltage balancing circuit can have four driver transistors, a full bridge be saved. It is enough two half bridges, to perform all stepper motor functions.
Der Schrittmotor kann mit drei Anschlusspolen ausgeführt sein, wobei die Enden zweier Wicklungsstränge zu einem Pol zusammengeführt werden. Dieser gemeinsame Pol wird mit dem Nullpotentialausgang der Spannungssymmetrierschaltung und die beiden übrigen Anschlusspole mit den jeweils anderen Enden der Wicklungsstränge und mit jeweils einer der Halbbrücken verbunden. Durch alternierendes Beschalten der Treibertransistoren kann eine Polumkehr des jeweiligen Wicklungsstrangs des Schrittmotors bewirkt werden. Da bei einem bipolaren Schrittmotor die beiden Wicklungsstränge unabhängig voneinander schaltbar sein müssen, sind die beiden Halbbrücken unverzichtbar.The stepper motor can have three connection poles accomplished be, the ends of two winding strands being brought together to form a pole. This common pole is connected to the zero potential output of the voltage balancing circuit and the other two Connection poles with the other ends of the winding strands and with one of the half bridges connected. By alternately wiring the driver transistors can a polarity reversal of the respective winding phase of the stepper motor be effected. Because in a bipolar stepper motor the two winding phases are independent of each other must be switchable are the two half bridges indispensable.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Kommutatormotor mit der erfindungsgemäßen Spannungsversorgung verbunden. Durch die Spannungssymmetrierschaltung können hierbei zwei Treibertransistoren, also eine Halbbrücke, eingespart werden. Es genügt eine Halbbrücke um den Kommutatormotor einund auszuschalten und um eine Drehrichtungsumkehr zu bewirken. Um dies zu erreichen ist ein Anschlusspol des Kommutatormotors mit dem Nullpotentialausgang der Spannungssymmetrierschaltung und ein weiterer Anschlusspol mit der Halbbrücke verbunden ist.In a second embodiment the invention is a commutator motor with the voltage supply according to the invention connected. The voltage balancing circuit allows two Driver transistors, i.e. a half bridge, can be saved. It enough a half bridge to switch the commutator motor on and off and to reverse the direction of rotation to effect. To achieve this, there is a connection pole of the commutator motor with the zero potential output of the voltage balancing circuit and another connection pole is connected to the half bridge.
Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein bürstenloser Gleichstrommotor mit der erfindungsgemäßen Spannungsversorgung verbunden. Auch hier kann gegenüber einer herkömmlichen Spannungsversorgung eine Halbbrücke eingespart werden. Hierzu ist ein Anschlusspol einer Kommutierungsschaltung des elektronisch kommutierten Gleichstrommotos mit dem Nullpotentialausgang der Spannungssymmetrierschaltung und ein weiterer Anschlusspol mit der Halbbrücke verbunden.In a third embodiment the invention becomes a brushless one DC motor connected to the voltage supply according to the invention. Again, can face a conventional power supply a half bridge be saved. For this purpose there is a connection pole of a commutation circuit of the electronically commutated DC motor with the zero potential output the voltage balancing circuit and another connection pole with the half bridge connected.
Eine Spannungssymmetrierschaltung besteht in der Regel aus einem Spannungsteiler, einem Operationsverstärker, zwei Transistoren und zwei Glättungskondensatoren. Ihre Funktion wird in der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.A voltage balancing circuit usually consists of a voltage divider, an operational amplifier, two Transistors and two smoothing capacitors. Their function is explained in more detail in the drawing description.
Um einen besonders wirtschaftlichen Elektromotor mit einer Spannungsversorgung gemäß der Erfindung darzustellen, wird vorgeschlagen zumindest eine Halbbrücke und eine diese ansteuernde Elektronik monolithisch auf einem ASIC-Baustein (application specific integrated circuit) zu integrieren, wobei dieser mit dem Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Da bei integrierten Schaltkreisen die Chipfläche ein wesentlicher Maßstab für die Wirtschaftlichkeit einer gewählten Lösung ist, wird deutlich, dass die Einsparung von 50% der Treibertransistoren eine erhebliche Einsparung bedeutet.A particularly economical one Represent electric motor with a voltage supply according to the invention, it is proposed to use at least one half-bridge and electronics that control it monolithic on an ASIC component (application specific integrated circuit) to integrate, this with the electric motor in one common housing is arranged. Because with integrated circuits the chip area essential benchmark for the Economy of a chosen one Solution is it becomes clear that the saving of 50% of the driver transistors means significant savings.
Wenn ohnehin ein ASIC-Baustein vorgesehen ist, ist es zweckmäßig eine ggf. gewünschte Bus-Elektronik ebenfalls in diesen Baustein mit zu integrieren.If an ASIC component is provided anyway is, it is expedient one any desired bus electronics can also be integrated into this module.
Ein Elektromotor mit Busansteuerung und erfindungsgemäßer Spannungsversorgung erfordert vier elektrische Leitungen in einer Bus-Schnittstelle, mit einer Plus-Leitung, einer Minus-Leitung, einer Nullpotential-Leitung der Spannungssymmetrierschaltung und einer Datenleitung. Vier Leitungen können ggf. unerwünscht sein, weil dadurch keine Kompatibilität mit bestehenden Systemem gewährt ist. Es ist aber auch möglich mit drei Leitungen auszukommen, wenn die Datenleitung und die Leitung für das Nullpotential zusammengelegt wird.An electric motor with bus control and power supply according to the invention requires four electrical cables in one bus interface, with a plus line, a minus line, a zero potential line the voltage balancing circuit and a data line. Four lines can undesirable because it is not compatible with existing systems is granted. But it is also possible get along with three lines if the data line and the line for the zero potential is merged.
Die vorliegende Erfindung hat auch im künftigen 42 V – Bordnetz große Vorteile, weil die Spannung halbiert wird, können die Wicklungen der Elektromotoren mit einer geringeren Zahl von Windungen, bei entsprechend größerem Drahtquerschnitt ausgeführt sein. Hierdurch ist eine Schnellere Bewicklung des Elektromotor möglich. Bei besonders kleinen Elektromotoren wird durch die Spannungshalbierung u. U. ein Einsatz im 42 V – Bordnetz erst wieder möglich, weil die Wickeldrähte bereits einen Durchmesser in der Nähe der unteren wickeltechnisch beherrschbaren Grenze aufweisen.The present invention also has in the future 42 V electrical system size The windings of the electric motors can have advantages because the voltage is halved with a smaller number of turns, with a correspondingly larger wire cross-section. This enables faster winding of the electric motor. at Particularly small electric motors are cut in half by the voltage u. U. use in the 42 V electrical system only possible again because the winding wires already a diameter close to the lower winding technology have a manageable limit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
- 11
- SpannungssymmetrierschaltungSpannungssymmetrierschaltung
- 22
- Spannungsteilervoltage divider
- 33
- Operationsverstärkeroperational amplifiers
- 3a3a
- erster Eingang des Operationsverstärkersfirst Input of the operational amplifier
- 3b3b
- zweiter Eingang des Operationsverstärkerssecond Input of the operational amplifier
- 4a4a
- erster Transistorfirst transistor
- 4b4b
- zweiter Transistorsecond transistor
- 55
- Glättungskondensatorsmoothing capacitor
- 66
- Schrittmotorstepper motor
- 77
- erste Schrittmotor-Halbbrückefirst Stepper motor half-bridge
- 7a7a
- erster Transistor der ersten Schrittmotor-Halbbrückefirst Transistor of the first stepper motor half bridge
- 7b7b
- zweiter Transistor der ersten Schrittmotor-Halbbrückesecond Transistor of the first stepper motor half bridge
- 88th
- zweite Schrittmotor-Halbbrückesecond Stepper motor half-bridge
- 8a8a
- erster Transistor der zweiten Schrittmotor-Halbbrückefirst Second stepper motor half-bridge transistor
- 8b8b
- zweiter Transistor der zweiten Schrittmotor-Halbbrückesecond Second stepper motor half-bridge transistor
- 9a9a
- erster Wicklungsstrangfirst winding phase
- 9b9b
- zweiter Wicklungsstrangsecond winding phase
- 1010
- Bus-SchnittstelleBus Interface
- 1111
- Steuerbausteincontrol module
- 1212
- Kommutatormotorcommutator
- 1313
- Kommutatormotor-HalbbrückeCommutator half-bridge
- 14a14a
- erster Anschlusspol des Schrittmotorsfirst Connection pole of the stepper motor
- 14b14b
- zweiter Anschlusspol des Schrittmotorssecond Connection pole of the stepper motor
- 14c14c
- dritter Anschlusspol des Schrittmotorsthird Connection pole of the stepper motor
- 15a15a
- erster Anschlusspol des Kommutatormotorsfirst Connection pole of the commutator motor
- 15b15b
- zweiter Anschlusspol des Kommutatormotorssecond Connection pole of the commutator motor
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10237434A DE10237434A1 (en) | 2002-08-16 | 2002-08-16 | Voltage supply for electric motor e.g. for setting drive controlling automobile air-conditioning device, is provided with at least one transistor half bridge circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10237434A DE10237434A1 (en) | 2002-08-16 | 2002-08-16 | Voltage supply for electric motor e.g. for setting drive controlling automobile air-conditioning device, is provided with at least one transistor half bridge circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10237434A1 true DE10237434A1 (en) | 2004-02-19 |
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ID=30469756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10237434A Withdrawn DE10237434A1 (en) | 2002-08-16 | 2002-08-16 | Voltage supply for electric motor e.g. for setting drive controlling automobile air-conditioning device, is provided with at least one transistor half bridge circuit |
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---|---|
DE (1) | DE10237434A1 (en) |
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---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-08-16 DE DE10237434A patent/DE10237434A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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