DE202009005837U1 - Circuit arrangement for operating a DC motor - Google Patents

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Abstract

Schaltungsanordnung (1) zum Betrieb eines Gleichstrommotors (3), insbesondere einer Antriebsvorrichtung für ein Stellelementes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Steuerelektronik (5, 6) und mit einer von dieser angesteuerten Leistungselektronik mit einer aus Halbleiterschaltern (16 bis 19) gebildeten Brückenschaltung (15), deren Brückenquerzweig mit Kontaktelementen (13, 14) eines Motorkontaktes (2) zur Kontaktierung mit Gegenkontakten (28, 29) des Gleichstrommotors (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (16 bis 19) in den Motorkontakt (2) integriert ist.Circuit arrangement (1) for operating a direct-current motor (3), in particular a drive device for an actuating element of a motor vehicle, with control electronics (5, 6) and with a power electronics controlled by the latter having a bridge circuit (15) formed from semiconductor switches (16 to 19) whose transverse bridge branch is connected to contact elements (13, 14) of a motor contact (2) for contacting mating contacts (28, 29) of the DC motor (3), characterized in that the power electronics (16 to 19) are integrated into the motor contact (2) is.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Gleichstrommotors mit einer Steuerelektronik und mit einer von dieser angesteuerten Leistungselektronik mit einer aus Halbleiterschaltern gebildeten Brückenschaltung, deren Brückenquerzweig mit einem Motorkontakt zur Kontaktierung mit einem Gegenkontakt des Gleichstrommotors verbunden ist.The The invention relates to a circuit arrangement for operating a DC motor with an electronic control unit and with one of these controlled Power electronics with a semiconductor switches formed Bridge circuit whose bridge transverse branch with a Motor contact for contacting with a mating contact of the DC motor connected is.

In einem Kraftfahrzeug werden häufig mit Elektromotoren in Form von Gleichstrommotoren ausgerüstete Antriebsvorrichtungen für Schließ- oder Verstelleinrichtungen, wie beispielsweise einem elektrischen Fensterheber, einer elektrischen Sitzverstellung und einer elektrischen Tür- oder Klappenbetätigung eingesetzt. Die häufig auch als Kommutatoromotoren bezeichneten Gleichstrommotoren werden über eine Steuer- und Leistungselektronik angetrieben. Die Leistungselektronik kann hierbei aus Relais, aus Leistungshalbleitern (Halbleiterschalter) oder einer Kombination hieraus aufgebaut sein. Eine Steuerungsvorrichtung einer einen Antriebsmotor aufweisenden Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit vier nach Art einer Brückenschaltung aufgebauten Feldeffekt- oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) als Leistungshalbleitern ist beispielsweise aus der DE 10 2006 019 981 A1 bekannt.In a motor vehicle equipped with electric motors in the form of DC motors drive devices for closing or adjusting devices, such as an electric window, an electric seat adjustment and an electric door or flap operation are often used. Frequently referred to as commutator motors DC motors are driven by a control and power electronics. The power electronics can in this case be composed of relays, power semiconductors (semiconductor switches) or a combination thereof. A control device of a drive motor having an adjusting device of a motor vehicle with four constructed in the manner of a bridge circuit field effect or metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFET) as power semiconductors is for example from the DE 10 2006 019 981 A1 known.

Aus der DE 10 2006 028 634 A1 ist es darüber hinaus bekannt, eine derartige Steuer- und Leistungselektronik in einem ASIC (Application Specific Integrated Circuit) zu integrieren und dieses ASIC zusammen mit weiteren elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte anzuordnen sowie mit Anschlusskontakten für eine Spannungsversorgung und für ein Datenbussystems zu versehen.From the DE 10 2006 028 634 A1 It is also known to integrate such control and power electronics in an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and to arrange this ASIC together with other electronic components on a printed circuit board and to provide with connection contacts for a power supply and for a data bus system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete, insbesondere raumsparende Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben.Of the Invention is based on the object, a particularly suitable in particular space-saving circuit arrangement of the aforementioned Specify type.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hierzu ist vorgesehen, die aus den Halbleiterschaltern gebildete Brückenschaltung in den mechanischen Motorkontakt zu integrieren.These The object is achieved by The features of claim 1. For this purpose, it is provided that from the Semiconductor switches formed bridge circuit in the mechanical To integrate motor contact.

Die in den Motorkontakt integrierte Leistungselektronik umfasst geeigneterweise vier Halbleiterschalter, beispielsweise in Form von Feldeffekttransistoren oder MOSFET`s, die in der auch als H-Brücke bezeichneten Brückenschaltung mit vier gleichen Feldeffekttransistoren, beispielsweise des n-Kanal-Typs ausgebildet ist. Alternativ kann die Brückenschaltung auch aus zwei Feldeffekttransistoren des n-Kanal-Typs und zwei Feldeffekttransistoren des p-Kanal-Typs aufgebaut sein.The Power electronics integrated in the motor contact suitably includes four semiconductor switches, for example in the form of field effect transistors or MOSFETs, which in the also called H-bridge Bridge circuit with four identical field effect transistors, formed, for example, of the n-channel type. Alternatively, you can the bridge circuit also consists of two field effect transistors of constructed of n-channel type and two field effect transistors of the p-channel type be.

Der Motorkontakt ist beispielsweise als Stanzteil oder Stanzblech mit einer Kunststoffummantelung als Kontaktgehäuse ausgeführt. Der Motorkontakt weist zwei Kontaktelemente, beispielsweise zwei als Klemmkontakte wirksame gabelförmige Kontaktelemente auf. Die Gegenkontakte des Gleichstrommotors sind dann zungenartige Flachkontakte, die beim Kontaktieren der Leistungselektronik an den Gleichstrommotor mit den Kontaktelementen des Motorkontaktes klemmkontaktiert werden. Auch können die Kontaktelemente des Motorkontaktes als Flachkontakte oder Kontaktstifte und die Motorgegenkontakte als Klemmelemente bzw. hülsenartige Kontaktbuchsen ausgeführt sein.Of the Motor contact is, for example, as a stamped part or stamped sheet with a plastic casing designed as a contact housing. The motor contact has two contact elements, for example two as terminal contacts effective fork-shaped contact elements on. The mating contacts of the DC motor are then tongue-like Flat contacts that contact the power electronics when contacting the DC motor with the contact elements of the motor contact be contacted by a clamp. Also, the contact elements the motor contact as a flat contacts or pins and the Motor counter contacts as clamping elements or sleeve-like Be carried out contact bushings.

Kontaktintern sind die Kontaktelemente des Motorkontaktes mit jeweils einem Mittenabgriff jeweils eines Brückenzweiges der Brückenschaltung verbunden. Der jeweilige Mittenabgriff befindet sich im Drain-Source-Pfad zwischen zwei in Reihe geschalteten Halbleiterschalter (Leistungstransistoren) des jeweiligen Brückenzweiges. Der an die Motorkontakte angeschlossene Gleichstrommotor liegt somit im zwischen den beiden Mittenabgriffen gebildeten Brückenquerzweig.Contact Internal are the contact elements of the motor contact, each with a center tap each connected to a bridge branch of the bridge circuit. The respective center tap is located in the drain-source path between two series-connected semiconductor switches (power transistors) of the respective bridge branches. The connected to the motor contacts DC motor is thus in between the two center taps formed bridge transverse branch.

In zweckmäßiger Ausgestaltung weist der Motorkontakt zwei Versorgungsanschlüsse zur Verbindung mit einer Versorgungsspannung, d. h. mit deren Pluspol und deren Minuspol (Masse oder Ground) auf. Des Weiteren umfasst der Motorkontakt geeigneterweise eine Anzahl von Steueranschlüssen, die kontaktintern mit den Steuereingängen der Halbleiterschalter verbunden sind.In expedient embodiment, the motor contact two supply connections for connection to a supply voltage, d. H. with its plus pole and its negative pole (ground or ground) on. Furthermore, the motor contact suitably includes a number from control terminals that are in contact with the control inputs the semiconductor switch are connected.

Der Motorkontakt weist in vorteilhafter Ausgestaltung zudem zwei sogenannte Sense-Anschlüsse auf. Über diese Messanschlüsse kann der Spannungspegel an den mit dem Gleichstrommotor verbundenen Kontaktelementen des Motorkontaktes und damit die Spannung im Brückenquerzweig (Brückenquerspannung) abgegriffen werden.Of the Motor contact also has two so-called in an advantageous embodiment Sense connections on. About these measuring connections can be the voltage level at the connected to the DC motor Contact elements of the motor contact and thus the voltage in the bridge transverse branch (Bridge cross voltage) are tapped.

Geeigneterweise sind die Halbleiterschalter jeweils mit einer Freilaufdiode in Sperrpolung beschaltet. Diese Freilaufdioden (Schutzdioden) dienen zum Schutz vor einer Überspannung beim Abschalten des Gleichstrommotors. Hierzu sind die Freilaufdioden derart parallel zum angeschlossenen Gleichstrommotor geschaltet, dass die Dioden von der Versorgungsspannung in Sperrichtung beaufschlagt werden, d. h. dass diese kathodenseitig mit dem Pluspol-Versorgungsanschluss und anodenseitig mit dem Minuspol- oder Masse-Versorgungsanschluss des Motorkontaktes verbunden sind.suitably are the semiconductor switches each with a freewheeling diode in reverse polarity wired. These freewheeling diodes (protection diodes) serve for protection before an overvoltage when switching off the DC motor. For this purpose, the freewheeling diodes are so parallel to the connected DC motor connected to the diodes from the supply voltage be applied in the reverse direction, d. H. that this cathode side with the positive pole supply connection and on the anode side with the negative pole or ground supply terminal of the motor contact are connected.

Die Steuerung der in den Motorkontakt integrierten Halbleiterschalter der Leistungselektronik erfolgt vorzugsweise mittels eines Mikroprozessors. Dieser kann eingangsseitig mit externen Steuerbefehlen beaufschlagt werden. Ausgangsseitig ist der Mikroprozessor geeigneterweise über einen Spannungsregler oder einen Teiler verbunden, der seinerseits mit den Halbleiterschaltern zu deren Ansteuerung verbunden ist. Der Spannungsregler regelt die Versorgungsspannung, die im Falle eines Kraftfahrzeugs beispielsweise der 12 V-Batterie- oder Bordnetzspannung entspricht, herunter auf einen vergleichsweisen niedrigen Spannungswert von beispielsweise 3 V oder 5 V.The control of integrated in the motor contact semiconductor switch of the power electronics he preferably follows by means of a microprocessor. This can be acted on the input side with external control commands. On the output side of the microprocessor is suitably connected via a voltage regulator or a divider, which in turn is connected to the semiconductor switches for driving them. The voltage regulator regulates the supply voltage, which in the case of a motor vehicle corresponds, for example, to the 12 V battery or vehicle electrical system voltage, down to a comparatively low voltage value of, for example, 3 V or 5 V.

Im Falle einer Antriebsvorrichtung für ein Stellelement eines Kraftfahrzeugs sind externe Steuerbefehle beispielsweise ein Ein- oder Ausschaltbefehl zum Ein- bzw. Ausschalten des Gleichstrommotors oder ein Drehrichtungsbefehl vorgesehen, um zur Umkehrung der Bewegungsrichtung des Stellementes die Drehrichtung des Motors umzukehren. Da die Brückenschaltung mit den kontaktinternen Leistungshalbleitern mit dem Pluspol und dem Masseanschluss der Versorgungsspannung verbunden ist, ist eine der beiden Brückendiagonalen der Brücken schaltung stromleitend, wenn ein Halbleiterschalter des einen Brückenzweiges und ein Halbleiterschalter des anderen Brückenzweiges leitend oder durchgeschaltet sind. Werden dagegen diese beiden Halbleiterschalter geschlossen und anstelle dessen die beiden Halbleiterschalter der anderen Brückendiagonale geöffnet, so fließt der Strom durch den Gleichstrommotor in entgegengesetzter Stromrichtung mit der Folge, dass sich der Gleichstrommotor in entgegengesetzter Drehrichtung und somit das angekoppelte Stellelement in Gegenrichtung bewegt.in the Case of a drive device for an actuator of a Motor vehicle external control commands are for example a or switch-off command for switching the DC motor on or off or a direction of rotation command provided to reverse the direction of movement of the element to reverse the direction of rotation of the motor. Because the Bridge circuit with the contact internal power semiconductors connected to the positive pole and the ground terminal of the supply voltage, is one of the two bridge diagonals of the bridge circuit current conducting when a semiconductor switch of a bridge branch and conducting a semiconductor switch of the other bridge branch or are switched through. In contrast, these two semiconductor switches closed and instead the two semiconductor switches of open other bridge diagonal, so flows the current through the DC motor in the opposite direction of current with the result that the DC motor in opposite Direction of rotation and thus the coupled actuator in the opposite direction emotional.

Geeigneterweise sind die Steuerelektronik und der Motorkontakt mit der integrierten Leistungselektronik auf einer gemeinsamen Leiterplatte montiert. Auf diese dann vorzugsweise auch der Mikroprozessor, der Spannungsregler sowie zweckmäßigerweise auch ein Verpolschutz und eine Anschlussleiste montiert. Die Anschlussleitung führt insbesondere die Spannungsversorgung sowie eine Anzahl von Steuer- und/oder Datenleitung, beispielsweise eines LIN-Bussystems Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:suitably are the control electronics and the motor contact with the integrated Power electronics mounted on a common circuit board. On this then preferably also the microprocessor, the voltage regulator and expediently also a reverse polarity protection and a terminal block mounted. The connection leads especially the power supply and a number of control and / or data line, for example a LIN bus system Be embodiments of the invention with reference to a Drawing explained in more detail. Show:

1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem auf einer Leiterplatte montierten Motorkontakt mit integrierter Leistungselektronik, 1 a circuit arrangement according to the invention with a motor contact mounted on a printed circuit board with integrated power electronics,

2 schematisch in einer Schnitt- oder Seitendarstellung den Motorkontakt mit vier integrierten Halbleiterschaltern des n-Kanal-Typs in Brückenschaltung, und 2 schematically in a sectional or side view of the motor contact with four integrated semiconductor switches of the n-channel type in bridge circuit, and

3 in einer Darstellung gemäß 2 den Motorkontakt mit zwei Halbleiterschaltern des n-Kanal-Typs und zwei Halbleiterschaltern des p-Kanal-Typs. 3 in a representation according to 2 the motor contact with two semiconductor switches of the n-channel type and two semiconductor switches of the p-channel type.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt ein Schalt- oder Blockschaltbild einer nachfolgend auch als Elektronik bezeichneten Schaltungsanordnung 1 mit einem Motorkontakt 2 zur Kontaktierung eines nachfolgend als Gleichstrommotor bezeichneten Elektro- oder Kommutatormotors 3 mit einer Elektronik, die im Wesentlichen aus einer Steuerelektronik und einer Leistungselektronik besteht. Diese Schaltungsanordnung 1 ist bevorzugt als Elektronik eines Verstellantriebs in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, insbesondere in einem elektromotorischen Fensterheberantrieb, Sitzverstellsystem, Schiebedach, Tür- oder Heckklappenantrieb. 1 shows a circuit or block diagram of a hereinafter also referred to as electronics circuitry 1 with a motor contact 2 for contacting a hereinafter referred to as a DC motor electric or commutator motor 3 with electronics, which consists essentially of control electronics and power electronics. This circuit arrangement 1 is preferably used as electronics of an adjusting drive in a motor vehicle, in particular in an electromotive window regulator drive, seat adjustment system, sliding roof, door or tailgate drive.

Der Motorkontakt 2 ist auf einer Leiterplatte 4 montiert und dort in nicht näher dargestellter Art und Weise mit Leiterbahnen zur bestimmungsgemäßen Kontaktierung verlötet. Ein Mikroprozessor 5 der Schaltungsanordnung 1 ist ebenfalls auf die Leiterplatte 4 montiert. Eingänge E1 und E2 des Mikroprozessors 5 sind über ohmsche Widerstände R1, R2 mit dem Motorkontakt 2 verbunden.The motor contact 2 is on a circuit board 4 mounted and soldered there in a manner not shown with traces for proper contacting. A microprocessor 5 the circuit arrangement 1 is also on the circuit board 4 assembled. Inputs E 1 and E 2 of the microprocessor 5 are via ohmic resistors R 1 , R 2 with the motor contact 2 connected.

Ein ebenfalls auf die Leiterplatte 4 montierter Spannungsregler oder Teiler 6 der Schaltungsanordnung 1 ist über Widerstände R3 bis R6 ebenfalls an den Motorkontakt 2 geführt. In die Verbindungen zwischen den einzelnen Widerständen R3 bis R6 und dem Motorkontakt 2 sind an ein Bezugspotential (Masse) einer Versorgungsspannung UV geschaltete Kondensatoren C3 bis C6 geführt. Weitere ausgangsseitig mit dem Spannungsregler 6 verbundene Kondensatoren C1, C2 sind mit den Widerständen R1 bzw. R2 in Reihe geschaltet, wobei die jeweilige Verbindung zum Motorkontakt über Zwischenabgriffe 7 bzw. 8 erfolgt. Der Mikroprozessor 5 und der Spannungsregler bzw. Teiler 6 bilden im Wesentlichen die Steuerelektronik.One also on the circuit board 4 mounted voltage regulator or divider 6 the circuit arrangement 1 is via resistors R 3 to R 6 also to the motor contact 2 guided. In the connections between the individual resistors R 3 to R 6 and the motor contact 2 Are connected to a reference potential (ground) of a supply voltage U V switched capacitors C 3 to C 6 out. Further on the output side with the voltage regulator 6 connected capacitors C 1 , C 2 are connected in series with the resistors R 1 and R 2 , the respective connection to the motor contact via intermediate taps 7 respectively. 8th he follows. The microprocessor 5 and the voltage regulator or divider 6 essentially form the control electronics.

Der Motorkontakt 2 ist zudem über einen Verpolschutz 9 an einen Versorgungsanschluss 10 (Spannungspluspol) für die Versorgungsspannung UV geführt, die in einem Kraftfahrzeug an der Fahrzeugbatterie abgegriffen wird.The motor contact 2 is also a reverse polarity protection 9 to a supply connection 10 (Spannungspluspol) for the supply voltage U V out, which is tapped in a motor vehicle to the vehicle battery.

Der Spannungsregler 6 ist über mehrere Verbindungen mit einer Anschlussleiste 11 verbunden, die zur externen Beschaltung dient und beispielsweise Anschlüsse für ein LIN-Bussystem führt. Zudem ist der Spannungsregler 6 über weitere Widerstände R7 und R8 mit Ausgängen A1 bzw. A2 des Mikroprozessors 5 verbunden.The voltage regulator 6 is over several connections with a terminal block 11 which is used for external wiring and leads, for example, connections for a LIN bus system. In addition, the voltage regulator 6 via further resistors R 7 and R 8 with outputs A 1 and A 2 of the microprocessor 5 connected.

2 zeigt den Motorkontakt 2 mit einem Kontaktgehäuse 12. Aus diesem ragen zwei Kontaktelemente 13, 14 in Form von gabelförmigen Klemmkontakten auf beispielsweise einer Gehäuseschmalseite heraus. In den Motorkontakt 2 integriert ist eine Brückenschaltung 15 mit vier Halbleiterschaltern (Leistungshalbleitern) 16, 17 und 18, 19. Die Halbleiterschalter 16 bis 19 sind geeigneterweise Feldeffekttransistoren, insbesondere MOSFET's. Die Halbleiterschalter 16 bis 19 sind jeweils mit einer Freilaufdiode 20 bis 23 in Sperrpolung beschaltet. Die beiden Halbleiterschalter 16 und 17 bilden dabei einen ersten Brückenzweig der Brückenschaltung 15, während die beiden anderen Halbleiterschalter 18 und 19 den zweiten Brückenzweig der Brückenschaltung 15 bilden. 2 shows the motor contact 2 with a Contact housing 12 , For this project two contact elements 13 . 14 in the form of fork-shaped clamping contacts on, for example, a housing narrow side out. In the motor contact 2 integrated is a bridge circuit 15 with four semiconductor switches (power semiconductors) 16 . 17 and 18 . 19 , The semiconductor switches 16 to 19 are suitably field effect transistors, in particular MOSFETs. The semiconductor switches 16 to 19 are each with a freewheeling diode 20 to 23 wired in reverse polarity. The two semiconductor switches 16 and 17 form a first bridge branch of the bridge circuit 15 while the other two semiconductor switches 18 and 19 the second bridge branch of the bridge circuit 15 form.

Die Brückenzweige 16, 17 und 18, 19 sind über die Drain-Anschlüsse der Halbleiterschalter 17 und 19 mit einem Versorgungs- oder Spannungsanschluss (Pluspol) 24 des Motorkontaktes 2 kontaktintern verbunden. Eine andere kontaktinterne Verbindung zu einem weiteren Versorgungs- oder Masseanschluss 25 des Motorkontaktes 2 ist gemeinsam an die Source-Anschlüsse der beiden anderen Halbleiterschalter 16 und 18 geführt. Der Spannungsanschluss 24 des Motorkontaktes 2 ist über den Verpolschutz 9 der Schaltungsanordnung 1 an den Pluspol 10 der Versorgungsspannung UV geführt. Analog ist der Anschluss 25 des Motorkontaktes 2 innerhalb der Schaltungsanordnung 1 mit dem Minuspol der Versorgungsspannung UV verbunden. Dieser ist in 1 als Masse dargestellt.The bridge branches 16 . 17 and 18 . 19 are via the drain terminals of the semiconductor switch 17 and 19 with a supply or voltage connection (positive pole) 24 of the motor contact 2 connected in-house. Another in-house connection to another supply or ground connection 25 of the motor contact 2 is common to the source terminals of the other two semiconductor switches 16 and 18 guided. The voltage connection 24 of the motor contact 2 is about the polarity reversal protection 9 the circuit arrangement 1 to the positive pole 10 the supply voltage U V out. Analog is the connection 25 of the motor contact 2 within the circuitry 1 connected to the negative pole of the supply voltage U V. This one is in 1 shown as mass.

Die Kontaktelemente 13 und 14 des Motorkontaktes 2 sind kontaktintern mit Mittenangriffen 26 und 27 zwischen den Halbleiterschaltern 16 und 17 des ersten Brückenzweiges bzw. zwischen den Halbleiterschaltern 18 und 19 des zweiten Brückenzweiges verbunden. Die beiden Kontaktelemente 13 und 14 des Motorkontaktes 2 sind somit mit dem durch die Mittenabgriffe 26, 27 repräsentierten Brückenquerzweig der Brückenschaltung 15 kontaktiert. Dort ist die sogenannte Brückenquerspannung UB abgreifbar.The contact elements 13 and 14 of the motor contact 2 are in contact with middle attacks 26 and 27 between the semiconductor switches 16 and 17 of the first bridge branch or between the semiconductor switches 18 and 19 connected to the second bridge branch. The two contact elements 13 and 14 of the motor contact 2 are thus with the through the center taps 26 . 27 represented bridge transverse branch of the bridge circuit 15 contacted. There, the so-called bridge transverse voltage U B can be tapped.

Mittels dieser Brückenquerspannung UB wird über die Kontaktelemente 13, 14 des Motorkontaktes 2 soweit über mit diesen klemmkontaktierte und mit dem Gleichstrommotor 3 verbundene Gegenkontakte 28 bzw. 29 der Gleichstrommotor 3 versorgt. Die Spannung UB ist hierbei mittels des Spannungsreglers 6 auf einen Spannungswert von beispielsweise UB = 3 V eingestellt.By means of this bridge transverse voltage U B is via the contact elements 13 . 14 of the motor contact 2 so far about with these clamped and with the DC motor 3 connected mating contacts 28 respectively. 29 the DC motor 3 provided. The voltage U B is here by means of the voltage regulator 6 set to a voltage value of, for example, U B = 3V.

Mit den Mittenabgriffen 26, 27 der Brückenschaltung 15 sind kontaktintern zwei Sense-Anschlüsse 30 bzw. 31 verbunden. Diese sind innerhalb der Schaltungsanordnung 1 über die Widerstände R1 bzw. R2 mit dem Mikroprozessor 5 eingangsseitig verbunden. Über diese Sense-Anschlüsse 30, 31 erhält der Mikroprozessor 5 der Schaltungsanordnung 1 den aktuellen Wert der Brückenquerspannung UB als Ist-Wert für die Spannungsregelung mittels des Spannungsreglers 6. Über diese Sense-Anschlüsse 30, 31 erhält der Mikroprozessor 5 zudem den aktuellen Spannungspegel an den Motorklemmen 13, 28 und 14, 29 des Motors 3. Dieser Wert wird in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem Spannungssollwert beispielsweise in einer Spannungsvergleicherschaltung verglichen und mittels des Mikroprozessors 5 bzw. des Spannungsreglers 6 auf den vorgegebenen Spannungssollwert geregelt.With the center taps 26 . 27 the bridge circuit 15 Inside are two sense connections 30 respectively. 31 connected. These are within the circuitry 1 via the resistors R 1 and R 2 with the microprocessor 5 connected on the input side. About these sense connections 30 . 31 receives the microprocessor 5 the circuit arrangement 1 the current value of the transverse bridge voltage U B as the actual value for the voltage regulation by means of the voltage regulator 6 , About these sense connections 30 . 31 receives the microprocessor 5 also the current voltage level at the motor terminals 13 . 28 and 14 . 29 of the motor 3 , This value is compared in a manner not shown with a voltage setpoint, for example in a voltage comparator circuit and by means of the microprocessor 5 or the voltage regulator 6 regulated to the specified voltage setpoint.

Jeder Halbleiterschalter 16 bis 19 ist mit dessen Steuereingang (gate) kontaktintern an einen Steueranschluss 32 bis 35 geführt. Innerhalb der Schaltungsanordnung 1 sind diese Steueranschlüsse 32 bis 35 mit dem Spannungsregler 6 ausgangsseitig verbunden.Each semiconductor switch 16 to 19 is with its control input (gate) contact internally to a control terminal 32 to 35 guided. Within the circuit arrangement 1 are these control connections 32 to 35 with the voltage regulator 6 connected on the output side.

3 zeigt den Motorkontakt 2 mit integrierter Brückenschaltung 15 mit wiederum vier Halbleiterschaltern 16, 17 und 18, 19. Diese sind wiederum mit Freilaufdioden 20 bis 23 beschaltet. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 2, bei der die Brückenschaltung 15 aus vier Halbleiterschaltern 16 bis 19 des n-Kanal-Typs aufgebaut ist, ist die Brückenschaltung 15 bei der Ausführungsform nach 3 aus zwei Halbleiterschaltern 16, 18 des n-Kanal-Typs und zwei Halbleiterschaltern 17 und 19 des p-Kanal-Typs aufgebaut. Ansonsten entspricht der Motorkontakt 2 gemäß 3 dem Motorkontakt 2 gemäß der Ausführungsform nach 2. 3 shows the motor contact 2 with integrated bridge circuit 15 again with four semiconductor switches 16 . 17 and 18 . 19 , These are in turn with freewheeling diodes 20 to 23 wired. In contrast to the embodiment according to 2 in which the bridge circuit 15 from four semiconductor switches 16 to 19 of the n-channel type is the bridge circuit 15 in the embodiment according to 3 from two semiconductor switches 16 . 18 of the n-channel type and two semiconductor switches 17 and 19 of the p-channel type. Otherwise, the motor contact corresponds 2 according to 3 the motor contact 2 according to the embodiment according to 2 ,

Der Motorkontakt 2 kann hinsichtlich der mechanischen Kontaktelemente und -anschlüsse als Stanzteil ausgeführt und entsprechend aus einem Stanzblech hergestellt sein. Zumindest im Bereich der Brückenschaltung 15 ist der Motorkontakt 2 beispielsweise mittels eines Kunststoffgehäuses ummantelt. Kontaktintern sind die Drain-, Source- und Gate-Anschlüsse oder -Pins der Halbleiterschalter 16 bis 19 mit dem entsprechenden Stanzteilen in der dargestellten Anschlusskonfiguration elektrisch leitend verbunden bzw. kontaktiert.The motor contact 2 can be performed as a stamped part with respect to the mechanical contact elements and connections and be made accordingly from a stamped sheet metal. At least in the area of the bridge circuit 15 is the motor contact 2 encased for example by means of a plastic housing. Internally, the drain, source and gate terminals or pins are the semiconductor switches 16 to 19 electrically connected or contacted with the corresponding punched parts in the illustrated connection configuration.

Ein derartiger Motorkontakt 2 mit integrierter Brückenschaltung weist somit bereits die elektromechanischen Funktionselemente des Motorkontaktes 2 sowie darüber hinaus die Leistungselektronik zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors 3 innerhalb eines üblicherweise aus dem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe sowie einer Elektronik aufgebauten Antriebssystems für ein Verstellelement eines Kraftfahrzeugs auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen Fensterheber des Kraftfahrzeugs zum Verfahren einer Fensterscheibe zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung, wozu üblicherweise sowohl die Geschwindigkeit als auch die Drehrichtung des Gleichstrommotors 3 geregelt oder gesteuert wird.Such a motor contact 2 with integrated bridge circuit thus already has the electromechanical functional elements of the motor contact 2 as well as the power electronics for controlling a DC motor 3 within a drive system for an adjusting element of a motor vehicle, which is usually constructed from the electric motor and a reduction gear and an electronic system. This is preferably a window regulator of the motor vehicle for moving a window pane between an open position and a closed position, including usually both the speed and the direction of rotation of the DC motor 3 controlled or controlled.

Durch die Integration der Leistungselektronik in Form der Brückenschaltung 15 mit den Halbleiterschaltern 16 bis 19 in den Motorkontakt 2 ist eine besonders raumsparende Konfiguration der Schaltungsanordnung 1 gemäß 1 ermöglicht. So sind auf der mit vergleichsweise kleinen Abmessungen ausgeführten Leiterplatte 4 der Schaltungsanordnung 1 lediglich die Steuerelektronik in Form im Wesentlichen des Mikroprozessors 5 und des Spannungsreglers 6 sowie die genannten zusätzlichen Bauelemente zu montieren. Somit ist insgesamt die Schaltungsanordnung 1 vergleichsweise raumsparend aufbaubar, was wiederum zu einer vergleichsweise platzsparenden Elektronik führt, die dann ein entsprechend kleinvolumiges Gehäuse innerhalb der Antriebseinheit erfordert.By integrating the power electronics in the form of the bridge circuit 15 with the semiconductor switches 16 to 19 in the motor contact 2 is a particularly space-saving configuration of the circuit arrangement 1 according to 1 allows. So are on the circuit board designed with comparatively small dimensions 4 the circuit arrangement 1 only the control electronics in the form of substantially the microprocessor 5 and the voltage regulator 6 and to assemble said additional components. Thus, overall, the circuit arrangement 1 comparatively space-saving buildable, which in turn leads to a comparatively space-saving electronics, which then requires a correspondingly small-volume housing within the drive unit.

11
Schaltungsanordnungcircuitry
22
Motorkontaktmotor Contact
33
GleichstrommotorDC motor
44
Leiterplattecircuit board
55
Mikroprozessormicroprocessor
66
Spannungsregler/teilerVoltage Regulator / divider
7, 87, 8th
Zwischenabgriffintermediate tap
99
VerpolschutzReverse polarity protection
1010
Versorgungsanschluss/-pluspolSupply connection /-POWER
1111
Anschlussleisteterminal block
1212
KontaktgehäuseContact housing
13, 1413 14
Kontaktelementcontact element
1515
Brückenschaltungbridge circuit
16 bis 1916 until 19
HalbleiterschalterSemiconductor switches
20 bis 2320 to 23
FreilaufdiodeFreewheeling diode
2424
Spannungsanschluss (Pluspol)voltage connection (Positive pole)
2525
Masseanschlussground connection
26, 2726 27
Mittenabgriffcenter tap
28, 2928 29
Gegenkontaktcountercontact
30, 3130 31
Sense-AnschlussSense connection
32 bis 3532 to 35
Steueranschlusscontrol connection
UV U V
Versorgungsspannungsupply voltage
UB U B
BrückenquerspannungBridge cross voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - DE 102006028634 A1 [0003] - DE 102006028634 A1 [0003]

Claims (12)

Schaltungsanordnung (1) zum Betrieb eines Gleichstrommotors (3), insbesondere einer Antriebsvorrichtung für ein Stellelementes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Steuerelektronik (5, 6) und mit einer von dieser angesteuerten Leistungselektronik mit einer aus Halbleiterschaltern (16 bis 19) gebildeten Brückenschaltung (15), deren Brückenquerzweig mit Kontaktelementen (13, 14) eines Motorkontaktes (2) zur Kontaktierung mit Gegenkontakten (28, 29) des Gleichstrommotors (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (16 bis 19) in den Motorkontakt (2) integriert ist.Circuit arrangement ( 1 ) for operating a DC motor ( 3 ), in particular a drive device for an actuating element of a motor vehicle, with control electronics ( 5 . 6 ) and with one of these controlled power electronics with a semiconductor switches ( 16 to 19 ) bridge circuit ( 15 ) whose bridge transverse branch with contact elements ( 13 . 14 ) of a motor contact ( 2 ) for contact with mating contacts ( 28 . 29 ) of the DC motor ( 3 ), characterized in that the power electronics ( 16 to 19 ) in the motor contact ( 2 ) is integrated. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (13, 14) des Motorkontaktes (2) kontaktintern mit einem Mittenabgriff (26, 27) jeweils eines Brückenzweiges (16, 17; 18, 19) der Brückenschaltung (15) verbunden sind.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the contact elements ( 13 . 14 ) of the motor contact ( 2 ) in contact with a center tap ( 26 . 27 ) each of a bridge branch ( 16 . 17 ; 18 . 19 ) of the bridge circuit ( 15 ) are connected. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkontakt (2) eine der Anzahl der Halbleiterschalter (16 bis 19) entsprechende Anzahl von kontaktintern mit deren Steuereingängen verbundene Steueranschlüsse (32 bis 35) aufweist.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the motor contact ( 2 ) one of the number of semiconductor switches ( 16 to 19 ) corresponding number of contact internally with their control inputs connected control terminals ( 32 to 35 ) having. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkontakt (1) einen Spannungsanschluss (24) und einen Masseanschluss (25) aufweist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motor contact ( 1 ) a voltage connection ( 24 ) and a ground connection ( 25 ) having. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkontakt (1) mindestens einen Sense-Anschluss (30, 31) aufweist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the motor contact ( 1 ) at least one sense connection ( 30 . 31 ) having. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Halbleiterschalter (16 bis 19) mit einer Freilaudiode (32 bis 35) in Sperrpolung beschaltet ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that each semiconductor switch ( 16 to 19 ) with a free period ( 32 to 35 ) is connected in reverse polarity. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik einen Mikroprozessor (5) zur Steuerung der Halbleiterschaltern (16 bis 19) aufweist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control electronics a microprocessor ( 5 ) for controlling the semiconductor switches ( 16 to 19 ) having. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (5) eingangsseitig mit dem Messanschluss (25) des Motorkontaktes (2) verbunden ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the microprocessor ( 5 ) on the input side with the measuring connection ( 25 ) of the motor contact ( 2 ) connected is. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (5) ausgangsseitig mit einem Spannungsregler (6) zur Ansteuerung der Halbleiterschalter (16 bis 19) verbunden ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the microprocessor ( 5 ) on the output side with a voltage regulator ( 6 ) for driving the semiconductor switches ( 16 to 19 ) connected is. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (5) und/oder der Spannungsregler (6) mit einer Anschlussleite (11) zum externen Daten- und/oder Signalaustausch verbunden ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the microprocessor ( 5 ) and / or the voltage regulator ( 6 ) with a connection lead ( 11 ) is connected to the external data and / or signal exchange. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik und der Motorkontakt (5) mit integrierter Leistungselektronik auf eine gemeinsame Leiterplatte (4) montiert sind.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the control electronics and the motor contact ( 5 ) with integrated power electronics on a common printed circuit board ( 4 ) are mounted. Motorkontakt (2) mit integrierten Halbleiterschaltern (16 bis 19) zur Kontaktierung mit einem Gegenkontakt (28, 29) eines Gleichstrommotors (3), insbesondere für eine Antriebsvorrichtung eines Stellelementes eines Kraftfahrzeugs.Motor contact ( 2 ) with integrated semiconductor switches ( 16 to 19 ) for contacting with a mating contact ( 28 . 29 ) of a DC motor ( 3 ), in particular for a drive device of an actuating element of a motor vehicle.
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