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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Motortreibertechnologie, und insbesondere auf eine Motortreiberschaltung und ein Motorbauteil.
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Hintergrund
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Eine herkömmliche Motortreiberschaltung weist einen bidirektionalen Wechselstromschalter und eine zugehörige Steuerschaltung auf. Eine Spannungsabfallschaltung ist bei einer Eingangsklemme der Steuerschaltung angeordnet, um eine niedrige Versorgungsspannung für die Steuerschaltung zur Verfügung zu stellen. Ein Treiberstrom für eine Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters wird durch die Spannungsabfallschaltung gesteuert.
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Darstellung
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Eine Lösung, um den Treiberstrom für einen bidirektionalen Wechselstromschalter in einer Motortreiberschaltung ohne dem Verändern eines Werts einer Versorgungsspannung für eine Steuerschaltung zu erhöhen, wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
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Um das obige Ziel zu erreichen, werden die folgenden technischen Lösungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
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Eine Motortreiberschaltung ist vorgesehen. Eine Motortreiberschaltung weist auf:
einen Stromschalter, welcher in Reihe mit einem Motor über zwei Anschlüsse einer Stromversorgung geschaltet ist, wobei der Stromschalter zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet ist;
eine Gleichrichterschaltung mit einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme;
eine erste Spannungsabfallschaltung und eine zweite Spannungsabfallschaltung, welche zwischen die erste Eingangsklemme des Gleichrichters und den ersten Knoten in Reihe geschaltet sind, wobei ein dritter Knoten zwischen der ersten Spannungsabfallschaltung und der zweiten Spannungsabfallschaltung vorhanden ist, und die erste Spannungsabfallschaltung zwischen den ersten Knoten und den dritten Knoten geschaltet ist; und
eine Schalterschaltung, die zwischen den dritten Knoten und eine Steuerklemme des Stromschalters geschaltet ist, wobei die Schalterschaltung eine erste Klemme, eine zweite Klemme, eine Steuerklemme und einen Schalter aufweist, welche zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist die oben beschriebene Motortreiberschaltung weiter auf:
einen Magnetsensor, der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld eines Läufers des Motors zu erfassen und ein entsprechendes magnetisches induktives Signal auszugeben; und
eine Schaltersteuerschaltung, welche zwischen die Steuerklemme der Schalterschaltung und eine Ausgangsklemme des Magnetsensors geschaltet ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Stromversorgung eine Wechselstromversorgung, und die Schaltersteuerschaltung ist dazu ausgebildet, um:
einen Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung einzuschalten und den Stromschalter einzuschalten, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers in einer vorab bestimmten ersten Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers in einer zweiten Polarität entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist, und
den Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung auszuschalten und den Stromschalter auszuschalten, falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und der Läufer in der ersten Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und der Läufer in einer zweiten Polarität ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Schalterschaltung mit einem ersten Strompfad und einem zweiten Strompfad vorgesehen, welche wahlweise angeschaltet sind, wobei der erste Strompfad und der zweite Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung und der zweiten Klemme der Schalterschaltung angeordnet ist, wobei der erste Strompfad eingeschaltet ist, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers in der ersten Polarität ist, und wobei der zweite Strompfad eingeschaltet ist, falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers eine zweite Polarität entgegengesetzt zur ersten Polarität hat.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung in dem ersten Strompfad ein erster Schalter vorgesehen, um den ersten Strompfad einzuschalten oder auszuschalten, in dem zweiten Strompfad ist ein zweiter Schalter vorgesehen, um den zweiten Strompfad einzuschalten oder auszuschalten, und eine Steuerklemme des ersten Schalters ist mit einer Steuerklemme des zweiten Schalters verbunden, um die Steuerklemme der Schalterschaltung zu bilden.
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Vorzugsweise sind bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung der erste Schalter und der zweite Schalter ein Paar komplementärer Halbleiterschalter.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Stromversorgung eine Wechselstromversorgung, wobei die Motortreiberschaltung wie folgt ausgebildet ist: falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet und eine Polarität des Magnetfelds des Läufers eine vorab bestimmte erste Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers eine zweite Polarität entgegengesetzt zur ersten Polarität ist, fließt ein Strom durch die Steuerklemme der Schalterschaltung, nachdem die erste Spannungsabfallschaltung und die zweite Spannungsabfallschaltung durchlaufen wurde, um einen Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung und der zweiten Klemme der Schalterschaltung anzuschalten, und fließt dann durch die Steuerklemme des Stromschalters, nachdem die erste Spannungsabfallschaltung und der Strompfad durchlaufen wurde.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung ein gleichwertiger Widerstand der ersten Spannungsabfallschaltung niedriger als ein gleichwertiger Widerstand der zweiten Spannungsabfallschaltung.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung ein Strom, der durch die erste Spannungsabfallschaltung fließt, falls ein Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung eingeschaltet ist, höher als ein Strom, der durch die erste Spannungsabfallschaltung fließt, falls die Schalterschaltung ausgeschaltet ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Schaltersteuerschaltung dazu ausgebildet, einen Strompfad, basierend auf dem magnetisch induktiven Signal und einer Polarität der Stromversorgung, einen Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung und der zweiten Klemme der Schalterschaltung einzuschalten oder auszuschalten.
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Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Schaltersteuerschaltung einen dritten Schalter und einen vierten Schalter auf;
der dritte Schalter ist in einen dritten Strompfad geschaltet, und der dritte Strompfad ist zwischen der Steuerklemme der Schalterschaltung und einer Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden; und
der vierte Schalter ist in einen vierten Strompfad geschaltet, und der vierte Strompfad ist zwischen der Steuerklemme der Schalterschaltung und einer Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden.
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Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Schaltersteuerschaltung einen ersten Strompfad, von welchem ein Strom zu der Steuerklemme der Schalterschaltung fließt, einen zweiter Strompfad, zu welchem ein Strom von der Steuerklemme der Schalterschaltung fließt, und einen Schalter auf, welcher mit einem des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads verbunden ist, wobei der Schalter durch das magnetische induktive Signal gesteuert wird, um wahlweise den ersten Strompfad und den zweiten Strompfad einzuschalten.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung kein Schalter in dem anderen des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads vorhanden.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung eine Eingangsklemme der Schaltersteuerschaltung mit einer Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden, wobei eine Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung mit der Steuerklemme der Schalterschaltung verbunden ist, wobei eine Stromeingangsklemme des Magnetsensors mit einer Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden ist, wobei eine geerdete Klemme des Magnetsensors mit einer Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und wobei die Ausgangsklemme des Magnetsensors ist mit einer Steuerklemme der Schaltersteuerschaltung verbunden ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Stromversorgung eine Wechselstromversorgung, wobei der Magnetsensor dazu ausgebildet ist, einen Pfad zwischen der Stromeingangsklemme des Magnetsensors und der geerdeten Klemme des Magnetsensors zu bilden, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet und eine Polarität des Magnetfelds des Läufers eine zweite Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers eine erste Polarität ist, und einen Pfad zwischen der Steuerklemme des Magnetsensors und der geerdeten Klemme des Magnetsensors zu bilden, falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers die zweite Polarität ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung die Stromversorgung eine Wechselstromversorgung, wobei Schaltersteuerschaltung dazu ausgebildet ist, einen Pfad zwischen der Eingangsklemme der Schaltersteuerschaltung und der Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung zu bilden, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet und eine Polarität des Magnetfelds des Läufers eine erste Polarität ist und einen Pfad zwischen der Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung und der Steuerklemme der Schaltersteuerschaltung zu bilden, falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers eine zweite Polarität ist.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung der Motor mit der Wechselstromversorgung in Reihe zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet.
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Vorzugsweise ist bei der oben beschriebenen Motortreiberschaltung der Motor mit dem Stromschalter in Reihe zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten geschaltet.
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Ein Motorbauteil ist vorgesehen. Das Motorbauteil weist, wie oben beschrieben, einen Motor und eine Motortreiberschaltung auf.
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Vorzugsweise weist der Motor in dem oben beschriebenen Motorbauteil einen Ständer und einen Läufer auf, wobei der Ständer einen Ständerkern und eine um den Ständerkern gewickelte Einphasen-Wicklung aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Um die technischen Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oder den herkömmlichen Technologien klarer zu verdeutlichen, werden die für die Beschreibung der Ausführungsformen oder der herkömmlichen Technologie verwendeten Zeichnungen kurz nachfolgend beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verdeutlichen und andere Zeichnungen basierend auf diesen Zeichnungen von Fachleuten ohne kreative Anstrengungen erhalten werden können.
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1A ist ein Strukturdiagramm einer Motortreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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1B ist ein Strukturdiagramm einer Motortreiberschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein Strukturdiagramm einer Schalterschaltung in einer Motortreiberschaltung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist ein Strukturdiagramm einer Schaltersteuerschaltung in einer Motortreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist ein Strukturdiagramm einer Schaltersteuerschaltung einer Motortreiberschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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5A ist ein Strukturdiagramm einer Schaltersteuerschaltung einer Motortreiberschaltung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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5B ist ein Strukturdiagramm einer Schaltersteuerschaltung in einer Motortreiberschaltung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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6 ist ein Strukturdiagramm einer Gleichrichterschaltung in einer Motortreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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7 ist ein Strukturdiagramm eines Magnetsensors in einer Motortreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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8 ist ein Strukturdiagramm eines Motors in einem Motorbauteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
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9A bis 9F sind Darstellungen eines Strompfads einer Motortreiberschaltung für unterschiedliche Polaritäten einer Stromversorgung und unterschiedliche Polaritäten eines Magnetfelds gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Die technischen Lösungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nachfolgend klar und vollständig in Verbindung mit den Zeichnungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur wenige statt aller Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind. Alle anderen Ausführungsformen, die basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne kreative Anstrengungen durch Fachleute erhalten werden können, fallen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.
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In den folgenden Beschreibungen werden konkrete Details für ausreichendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung dargelegt, aber die vorliegende Offenbarung kann weiter auf andere Weise, unterschiedlich zu den hier beschriebenen Weisen, implementiert werden. Ähnliche Erweiterungen können durch den Fachmann durchgeführt werden, ohne dass der Grundgedanke der vorliegenden Offenbarung verlassen wird, und daher ist die Offenbarung nicht auf bestimmte Ausführungsformen, welche nachfolgend offenbart werden, beschränkt.
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Nachfolgend ist eine Motortreiberschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durch Verwendung des Beispiels einer auf einen Motor angewendeten Motortreiberschaltung dargestellt.
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Wie in 1A und 1B gezeigt, ist eine Motortreiberschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Motortreiberschaltung weist auf: einen bidirektionalen Wechselstromschalter 100, eine Gleichrichterschaltung 200, einen Magnetsensor 500, eine Spannungsabfallschaltung 300, eine Schalterschaltung 600 und eine Schaltersteuerschaltung 400.
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Der bidirektionale Wechselstromschalter 100 ist mit dem Motor M über zwei Klemmen einer externen Wechselstromversorgung AC in Reihe geschaltet. Der bidirektionale Wechselstromschalter 100 kann ein Triac (TRIAC) sein, und der bidirektionale Wechselstromschalter 100 ist zwischen einen ersten Knoten A und einen zweiten Knoten B geschaltet. Optional ist, wie in 1A gezeigt, der Motor M in Reihe mit dem Wechselstromschalter zwischen den ersten Knoten A und den zweiten Knoten B geschaltet; oder, wie in 1B gezeigt, ist der Motor M in Reihe mit dem bidirektionalen Wechselstromschalter 100 zwischen dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B geschaltet. Es ist ersichtlich, dass der bidirektionale Wechselstromschalter 100 einen elektronischen Schalter aufweisen kann, welcher Ströme in zwei Richtungen fließen lässt und aus einem oder mehreren der Elemente Metall-Oxid-Halbleiterfeldeffekt-Transistor, Silizium-gesteuerte-Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung, bidirektionaler Trioden-Thyristor, bipolarer Transistor mit isoliertem Gate, Sperrschicht-Feldeffekttransistor, Thyristor und Optokoppler besteht. Beispielsweise können zwei Metall-Oxid-Halbleiterfeldeffekt-Transistoren einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden, zwei Silizium-gesteuerte-Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden zwei bipolare Transistoren mit isoliertem Gate einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden oder zwei Sperrschicht-Feldeffekttransistoren einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter bilden.
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Die Gleichrichterschaltung 200 umfasst eine erste Eingangsklemme und eine zweite Eingangsklemme. Die Gleichrichterschaltung 200 ist dazu ausgebildet, einen Wechselstrom, welcher von der Wechselstromversorgung ausgegeben wird, in einen Gleichstrom umzuwandeln, und dann den Gleichstrom an eine nachfolgende Schaltung auszugeben.
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Der Magnetsensor 500 ist dazu ausgebildet, ein Magnetfeld eines Läufers des Motors M zu erfassen und ein entsprechendes magnetisch induktives Signal auszugeben. Der Magnetsensor 500 ist nahe dem Läufer des Motors M angebracht, sodass dieser eine Änderung in dem Magnetfeld des Läufers genauer wahrnimmt.
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Die Spannungsabfallschaltung 300 ist zwischen die erste Eingangsklemme der Gleichrichterschaltung 200 und den ersten Knoten A geschaltet. Die Spannungsabfallschaltung 300 weist eine erste Spannungsabfallschaltung 310 und eine zweite Spannungsabfallschaltung 320 auf, welche in Reihe zwischen die erste Eingangsklemme der Gleichrichterschaltung 200 und den ersten Knoten geschaltet sind. Ein dritter Knoten ist zwischen der ersten Spannungsabfallschaltung 310 und der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 angeordnet. Die erste Spannungsabfallschaltung 310 ist zwischen den ersten Knoten und den dritten Knoten geschaltet. Die erste Spannungsabfallschaltung 310 und die zweite Spannungsabfallschaltung 320 erzeugen einen für die Motortreiberschaltung erforderliche Spannungsabfall, und die Größenordnung der entsprechenden Widerstände der ersten Spannungsabfallschaltung 310 und der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 können basierend auf den Anforderungen an die Schaltung eingestellt werden. Beispielsweise ist bei der technischen Lösung, welche bei der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargelegt ist, der entsprechende Widerstand der ersten Spannungsabfallschaltung 310 niedriger als der entsprechende Widerstand der zweiten Spannungsabfallschaltung 320. Bei wenigstens einer Ausführungsform weist die erste Spannungsabfallschaltung 310 einen ersten Spannungsabfallwiderstand RA auf, und die zweite Spannungsabfallschaltung 320 weist einen zweiten Spannungsabfallwiderstand RB auf. Es ist ersichtlich, dass Strukturen der ersten Spannungsabfallschaltung 310 und der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 nicht hierauf beschränkt sind und weitere passende Spannungsabfallschaltungen verwendet werden können.
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Die Schalterschaltung 600 ist zwischen den ersten Knoten und die Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 geschaltet. Die Schalterschaltung 600 weist eine erste Klemme, eine zweite Klemme, eine Steuerklemme und einen Schalter auf, welche zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme angeordnet sind.
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Die Schaltersteuerschaltung 400 ist zwischen die Steuerklemme der Schalterschaltung 600 und eine Ausgangsklemme des Magnetsensors 500 geschaltet. Die Schaltersteuerschaltung 400 ist dazu ausgebildet, wenigstens basierend auf dem Magnetfeld des Läufers des Motors, einen Ein-Zustand eines Strompfads zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 zu steuern.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform bildet, falls die Schaltersteuerschaltung 400 den Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 einschaltet, der Strompfad einen Kanal mit niedrigem Widerstand und ein Treiberstrom fließt durch die Schalterschaltung, ohne die zweite Spannungsabfallschaltung zu durchlaufen. Dadurch kann ein Treiberstrom für den bidirektionalen Wechselstromschalter erhöht werden, und ein bidirektionaler Wechselstromschalter mit einem hohen Treiberstrom kann für den bidirektionalen Wechselstromschalter 100 gewählt werden. Bei einem weiteren Aspekt kann ein bidirektionaler Wechselstromschalter mit einem hohen Treiberstrom einen hohen Laststrom widerstehen, wodurch für eine Anwendung in dem bidirektionalen Wechselstromschalter mit einem hohen Laststrom eine Anforderung erfüllt wird.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform kann der bidirektionale Wechselstromschalter 100 mit anderen passenden Schaltertypen implementiert sein. Beispielsweise kann der bidirektionale Wechselstromschalter zwei Silizium-gesteuerte Gleichrichter aufweisen, welche antiparallel miteinander geschaltet sind, und eine entsprechende Steuerschaltung kann vorgesehen werden, um die zwei Silizium-gesteuerten Gleichrichter in einer vorab bestimmten Weise, basierend auf einem Ausgangssignal einer Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung, zu steuern.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Schaltersteuerschaltung 400 dazu ausgebildet sein, den Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 einzuschalten und den bidirektionalen Wechselstromschalter 100 einzuschalten, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers eine vorab bestimmte erste Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers eine zweite Polarität entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist; und den Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 auszuschalten und den bidirektionalen Wechselstromschalter 100 auszuschalten, falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und der Läufer in der ersten Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und der Läufer in der zweiten Polarität ist.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform sollte beachtet werden, wenn der bidirektionale Wechselstromschalter 100 eingeschaltet ist, die Netzeinspeisung in einer positiven Halbwelle oder in einer negativen Halbwelle arbeiten kann. In diesem Fall ist die Schalterschaltung 600 mit einem ersten Strompfad und einem zweiten Strompfad vorgesehen, welche wahlweise über einen Schalter, welcher zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme angeordnet ist, eingeschaltet werden. Bei wenigstens einer Ausführungsform sind die entsprechenden Widerstände des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads vernachlässigbar im Vergleich zu der zweiten Spannungsabfallschaltung 320. In diesem Fall ist, nachdem der erste Strompfad oder der zweite Strompfad eingeschaltet ist, kein Strom, welcher durch die zweite Spannungsabfallschaltung 320 fließt, vorhanden.
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Der erste Strompfad und der zweite Strompfad sind zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Schalterklemme der Schalterschaltung 600 angeordnet. Falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die erste Polarität ist, wird der erste Strompfad eingeschaltet und ein Strom fließt durch den ersten Strompfad von der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 zu der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600. Falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist, wird der zweite Strompfad eingeschaltet und ein Strom fließt durch den zweiten Strompfad von der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 zu der ersten Klemme der Schalterschaltung 600.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform sollte beachtet werden, wie in 2 gezeigt, dass der erste Strompfad mit einem ersten Schalter K1, welcher den ersten Strompfad einschaltet oder ausschaltet, vorgesehen ist. Der zweite Strompfad ist mit einem zweiten Schalter K2, welcher den zweiten Strompfad einschaltet oder ausschaltet, vorgesehen. Eine Steuerklemme des ersten Schalters K1 ist mit einer Steuerklemme des zweiten Schalters K2 verbunden, um die Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu bilden. Bei wenigstens einer Ausführungsform kann der erste Schalter K1 und der zweite Schalter K2 als ein Paar komplementärer Halbleiterschalter ausgebildet sein. Beispielsweise ist der erste Schalter K1 ein NPN-Typ Halbleiterschalter und der zweite Schalter K2 ist ein PNP-Typ Halbleiterschalter. Falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die erste Polarität ist, wird der erste Schalter K1 eingeschaltet, sodass der erste Strompfad eingeschaltet ist. Falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität ist, wird der zweite Schalter K2 eingeschaltet, sodass der zweite Strompfad eingeschaltet ist.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform sollte beachtet werden, dass ein Strom der Wechselstromversorgung von Null ansteigt oder von Null abfällt, nachdem die Wechselstromversorgung einen Nullpunkt überquert. Daher sind für die Motortreiberschaltung, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die erste Polarität ist oder falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität ist, die Spannungen, welche auf den ersten Schalter K1 und den zweiten Schalter K2 durch die Wechselstromversorgung angewendet werden, nicht hoch genug, um den ersten Schalter K1 und den zweiten Schalter K2 während einem kurzen Zeitraum, nachdem die Wechselstromversorgung gerade den Nullpunkt überquert hat, einzuschalten. Daher hat, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die erste Polarität ist und falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität ist, die Motortreiberschaltung unterschiedliche Strompfade für unterschiedliche Zeiträume.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform ist, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet, eine Polarität des Magnetfelds des Läufers eine vorab bestimmte erste Polarität, und ein erster Schalter K1 erreicht nicht eine Einschaltbedingung (der erste Schalter K1 ist nicht gesättigt), ein Stromsignal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, fließt zu der Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 der Reihe nach durch die erste Spannungsabfallschaltung 310, die zweite Spannungsabfallschaltung 320, die Gleichrichterschaltung 200, die Schaltersteuerschaltung 400 und den ersten Strompfad der Schaltersteuerschaltung 600, d. h. entlang einem ersten Stromlauf; wenn der Strom durch eine Basis und einen Kollektor des ersten Schalters K1 fließt, wird der erste Schalter eingeschaltet, und das Stromsignal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, fließt zu der Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 der Reihe nach durch die erste Spannungsabfallschaltung 310, und den ersten Strompfad der Schalterschaltung 600, d. h. entlang einem zweiten Stromlauf; und da die entsprechenden Widerstände in dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad vernachlässigbar im Vergleich zu der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 sind, ist ein entsprechender Widerstand des ersten Stromlaufs höher als ein entsprechender Widerstand des zweiten Stromlaufs.
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Falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet, wobei die Polarität des Magnetfelds des Läufers die zweite Polarität ist, und wobei der zweite Schalter K2 nicht eine Einschaltbedingung erfüllt, fließt ein Stromsignal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, zu dem ersten Knoten A der Reihe nach durch die Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100, den zweiten Strompfad der Schalterschaltung 600, die Schaltersteuerschaltung 400, die Gleichrichterschaltung 200, die zweite Spannungsabfallschaltung 320 und die erste Spannungsabfallschaltung 310, d. h. entlang einem dritten Stromlauf; da der Strom durch einen Emitter und eine Basis des zweiten Schalters K2 fließt, wird der zweite Schalter K2 eingeschaltet, und das Stromsignal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, fließt zu dem ersten Knoten der Reihe nach durch die Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100, den zweiten Strompfad der Schalterschaltung 600 und der ersten Spannungsabfallschaltung 320, d. h. entlang einem vierten Stromlauf; und da der entsprechende Widerstand in dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad vernachlässigbar im Vergleich zu der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 sind, ist ein entsprechender Widerstand des dritten Stromlaufs höher als ein entsprechender Widerstand des vierten Stromlaufs.
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Bei den technischen Lösungen, die in den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dargelegt sind, kann, wenn ein Treiberstrom durch den bidirektionalen Wechselstromschalter fließt, die Schaltersteuerschaltung 400 dazu ausgebildet sein, zwei Betriebszustände zu haben, d. h. einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand. Falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist, ist das Magnetfeld des Läufers des Motors die erste Polarität und ein Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 ist nicht eingeschaltet, und die Schaltersteuerschaltung 400 arbeitet in dem ersten Zustand. Falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist, ist das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität und der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 ist nicht eingeschaltet, und die Schaltersteuerschaltung 400 arbeitet in dem zweiten Zustand. Der erste Zustand ist derjenige, bei dem ein Strom durch die Schaltersteuerschaltung 400 von einer Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 fließt. Der zweite Zustand ist derjenige, bei dem ein Strom durch die Schaltersteuerschaltung 400 von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu einer Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 fließt.
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Es sollte beachtet werden, dass, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle ist und das externe Magnetfeld die erste Polarität ist oder falls die externe Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle ist und das externe Magnetfeld die zweite Polarität ist, eine Situation, dass ein Strom durch die Steuerklemme der Schalterschaltung 600 fließt, eine Situation sein kann, bei der ein Strom durch die Steuerklemme der Schalterschaltung 600 für die gesamte Zeitdauer der oben beschriebenen zwei Fälle fließt, oder eine Situation sein kann, bei der der Strom durch die Steuerklemme der Schalterschaltung 600 für eine unvollständige Zeitdauer der oben beschriebenen zwei Fälle fließt.
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Auf Basis der obigen Ausführungsformen kann die Schaltersteuerschaltung 400 einen dritten Schalter K3 und einen vierten Schalter K4 aufweisen. Der dritte Schalter K3 ist in einen dritten Strompfad geschaltet und ist dazu ausgebildet, basierend auf einer Polarität des Magnetfelds des Läufers und einer Polarität der Wechselstromversorgung, den dritten Strompfad einzuschalten oder auszuschalten. Der dritte Strompfad ist zwischen der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 und der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 angeordnet. Der vierte Schaler K4 ist in einen vierten Strompfad geschaltet und ist dazu ausgebildet, basierend auf der Polarität des Magnetfelds des Läufers und der Polarität der Wechselstromversorgung, den vierten Strompfad einzuschalten oder auszuschalten, wobei der vierte Strompfad zwischen der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 und der Ausgabeklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 angeordnet ist.
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Der dritte Strompfad und der vierte Strompfad sind wahlweise basierend auf dem magnetisch induktiven Signal und der Polarität der Wechselstromversorgung eingeschaltet, sodass die Schaltersteuerschaltung 400 zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand schaltet. Vorzugsweise kann der dritte Schalter K3 eine Triode sein, und der vierte Schalter K4 kann eine Triode oder eine Diode sein, was in der vorliegenden Offenbarung nicht beschränkt wird und von den Situationen abhängt.
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Speziell sind in wenigstens einer Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, der dritte Schalter K3 und der vierte Schalter K4 ein Paar komplementärer Halbleiterschalter. Der dritte Schalter K3 wird bei einem niedrigen Level eingeschaltet, und der vierte Schalter K4 wird bei einem hohen Level eingeschaltet. Der dritte Schalter K3 ist in dem dritten Strompfad angeordnet, und der vierte Schalter K4 ist in dem vierten Strompfad angeordnet. Sowohl eine Steuerklemme des dritten Schalters K3 als auch eine Steuerklemme des vierten Schalters K4 sind mit der Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 verbunden. Eine Stromeingangsklemme des dritten Schalters K3 ist mit der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden, wobei eine Stromausgangsklemme des dritten Schalters K3 mit einer Stromeingangsklemme des vierten Schalters K4 verbunden ist, und wobei eine Stromausgangsklemme des vierten Schalters K4 mit der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden ist. Falls das magnetisch induktive Signal, welches durch die Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 ausgegeben wird, bei einem niedrigen Level ist, wird der dritte Schalter K3 eingeschaltet, der vierte Schalter K4 wird ausgeschaltet, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt durch den dritten Schalter K3 von der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600. Falls das magnetisch induktive Signal, welches durch die Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 ausgegeben wird, bei einem hohen Level ist, wird der vierte Schalter K4 eingeschaltet, der dritte Schalter K4 wird ausgeschaltet, und ein Laststrom fließt durch den vierten Schalter K4 von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200. In dem Beispiel, welches in 3 gezeigt wird, ist der dritte Schalter K3 ein P-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (P-Typ MOSFET) und der vierte Schalter K4 ist ein N-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (N-Typ MOSFET). Es ist ersichtlich, dass bei anderen Ausführungsformen der dritte Schalter K3 und der vierte Schalter K4 andere Halbleiterschaltertypen sein können, wie beispielsweise ein Sperrschichtfeldeffekt-Transistor (JFET) oder ein Metall-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (MESFET).
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Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist, wie in 4 gezeigt, der dritte Schalter K3 ein Schalter, welcher bei einem hohen Level eingeschaltet ist, wobei der vierte Schalter K4 eine unidirektionale Diode ist, und wobei eine Steuerklemme des dritten Schalters K3 und eine Kathode des vierten Schalters K4 mit der Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 verbunden sind. Eine Stromeingangsklemme des dritten Schalters K3 ist mit der Ausgabeklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden, und eine Stromausgangsklemme des dritten Schalters K3 und eine Anode des vierten Schalters K4 sind mit der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 verbunden. Der dritte Schalter K3 ist in den dritten Strompfad geschaltet, und der vierte Schalter K4 und der Magnetsensor 500 sind in den vierten Strompfad geschaltet. Falls das magnetische induktive Signal, welches durch die Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 ausgegeben wird, bei einem hohen Level ist, wird der dritte Schalter K3 eingeschaltet, der vierte Schalter K4 wird ausgeschaltet, und bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, fließt ein Strom durch den dritten Schalter K3 von der Motortreiberschaltung von der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600. Falls das magnetische induktive Signal, welches durch die Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 ausgegeben wird, bei einem niedrigen Level ist, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, wird der vierte Schalter K4 eingeschaltet, der dritte Schalter K3 wird ausgeschaltet, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt von der Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 zu der Ausgabeklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 der Reihe nach durch den vierten Schalter K4 und den Magnetsensor 500. Es ist ersichtlich, dass bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung der dritte Schalter K3 und der vierte Schalter K4 aus anderen Strukturen bestehen können, was nicht in der vorliegenden Offenbarung beschränkt ist und von spezifischen Situationen abhängt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Schaltersteuerschaltung 400 einen fünften Strompfad, in welchem ein Strom zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 fließt, einen sechsten Strompfad, in welchem ein Strom von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 fließt und einen Schalter auf, welcher in einem des fünften Strompfads und des sechsten Strompfads geschaltet ist. Der Schalter wird durch das magnetische induktive Signal gesteuert, um wahlweise den fünften Strompfad und den sechsten Strompfad einzuschalten. Vorzugsweise ist in dem anderen des fünften Strompfads und des sechsten Strompfads kein Schalter in der Schaltersteuerschaltung 400 vorgesehen.
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Bei einer konkreten Implementierung weist, wie beispielsweise in 5A gezeigt, die Schaltersteuerschaltung 400 einen unidirektionalen Schalter D1 und einen Widerstand R1 auf, welche parallel geschaltet sind. Eine Stromeingangsklemme des unidirektionalen Schalters D1 ist mit einer Ausgangsklemme des Magnetsensors 500 verbunden, und eine Stromausgangsklemme des unidirektionalen Schalters D1 ist mit der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 verbunden. Der Magnetsensor 500 und der unidirektionale Schalter D1 sind in einen Strompfad geschaltet, in welchem ein Strom von der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 fließt, und der Magnetsensor 500 und der Widerstand R1 sind in einem Strompfad angeordnet, in welchem ein Strom von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu einer Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 fließt. Der unidirektionale Schalter D1 ist eingeschaltet, falls das magnetische induktive Signal bei einem hohen Level ist, und bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, fließt ein Strom der Motortreiberschaltung durch die Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 der Reihe nach durch den Magnetsensor 500 und den unidirektionalen Schalter D1. Falls das magnetische induktive Signal bei einem niedrigen Level ist, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, wird der unidirektionale Schalter D1 ausgeschaltet, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 der Reihe nach durch den Widerstand R1 und den Magnetsensor 500.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform weist, wie in 5B gezeigt, die Schaltersteuerschaltung 400 die Dioden D2 und D3 auf, welche in Antireihe zwischen der Ausgangsklemme des Magnetsensors 500 und der Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters geschaltet sind, einen Widerstand R2, welcher parallel mit den Dioden D2 und D3, welche in Reihe geschaltet sind, geschaltet ist, und einen Widerstand R3 auf, der zwischen einer gemeinsamen Klemme der Dioden D2 und D3 und der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden ist. Eine Kathode der Diode D2 ist mit der Ausgangsklemme des Magnetsensors 500 verbunden. Die Diode D2 wird durch das magnetische induktive Signal gesteuert. Falls das magnetisch induktive Signal bei einem hohen Level ist, ist die Diode D2 ausgeschaltet, und bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, fließt ein Strom der Motortreiberschaltung von der Steuerklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 zu der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 der Reihe nach durch den Widerstand R3 und die Diode D3. Falls das magnetisch induktive Signal bei einem niedrigen Level ist, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, fließt ein Strom der Motortreiberschaltung von der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 zu der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 der Reihe nach durch den Widerstand R2 und den Magnetsensor 500.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf Basis der obigen Ausführungsformen ist, wie in 1A oder 1B gezeigt, die Eingangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 mit einer Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden, und eine Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 ist mit der Steuerklemme der Schalterschaltung 600 verbunden, wobei eine Stromeingangsklemme des Magnetsensors 500 mit der Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200 direkt oder indirekt verbunden ist, wobei eine geerdete Klemme des Magnetsensors 500 mit der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 verbunden ist, und wobei die Ausgabeklemme des Magnetsensors 500 mit der Steuerklemme der Schaltersteuerschaltung 400 verbunden ist. Die Motortreiberschaltung ist wie folgt ausgebildet: Falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers die zweite Polarität ist, wird ein Pfad zwischen der Stromeingangsklemme des Magnetsensors 500 und der geerdeten Klemme des Magnetsensors 500 gebildet, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt zu dem zweiten Knoten B der Reihe nach durch die erste Spannungsabfallschaltung 310, die zweite Spannungsabfallschaltung 320, die erste Eingangsklemme der Gleichrichterschaltung 200, die Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200, die Stromeingangsklemme des Magnetsensors 500, die geerdete Klemme des Magnetsensors 500, die Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200 und der zweiten Eingangsklemme des Gleichrichterschaltung 200; falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers die erste Polarität ist, wird ein Pfad zwischen der Stromeingangsklemme des Magnetsensors 500 und der geerdeten Klemme des Magnetsensors 500 gebildet, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt zu dem ersten Knoten A der Reihe nach durch die zweite Eingangsklemme der Gleichrichterschaltung 200, die Ausgangsklemme mit niedriger Spannung der Gleichrichterschaltung 200, die geerdete Klemme des Magnetsensors 500, die Stromeingangsklemme des Magnetsensors 500, die Ausgangsklemme mit hoher Spannung der Gleichrichterschaltung 200, die erste Eingangsklemme der Gleichrichterschaltung 200, die zweite Spannungsabfallschaltung 320 und die erste Spannungsabfallschaltung 310; und falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers die zweite Polarität ist, wird ein Pfad zwischen der Ausgangsklemme des Magnetsensors 500 und der geerdeten Klemme des Magnetsensors 500 gebildet, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet wird, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt zu dem ersten Knoten A der Reihe nach durch den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, die Schalterschaltung 600, die Schaltersteuerschaltung 400, den Magnetsensor 500, die Gleichrichterschaltung 200, die zweite Spannungsabfallschaltung 320 und die erste Spannungsabfallschaltung 310.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf Basis der obigen Ausführungsformen wird, falls die Wechselstromversorgung in einer positiven Halbwelle arbeitet und die Polarität des Magnetfelds des Läufers die erste Polarität ist, ein Pfad zwischen der Eingangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 und der Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 gebildet, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet wird, und ein Strom der Motortreiberschaltung fließt zu dem zweiten Knoten B der Reihe nach durch die erste Spannungsabfallschaltung 310, die zweite Spannungsabfallschaltung 320, die Gleichrichterschaltung 200, die Schaltersteuerschaltung 400, die Schalterschaltung 600 und den bidirektionalen Wechselstromschalter 100; und falls die Wechselstromversorgung in einer negativen Halbwelle arbeitet und die Polarität der Magnetfelds des Läufers die zweite Polarität ist, wird ein Pfad zwischen der Ausgangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 und der Steuerklemme der Schaltersteuerung 400 gebildet, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet wird.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform auf Basis der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird der Magnetsensor 500 durch eine erste Stromversorgung gespeist, und die Schaltersteuerschaltung 400 wird durch eine zweite Stromversorgung gespeist, welche unterschiedlich zu der ersten Stromversorgung ist. Es sollte beachtet werden, dass bei der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die zweite Stromversorgung eine Stromversorgung mit einer variierenden Amplitude sein kann oder eine Gleichstromversorgung mit einer konstanten Amplitude sein kann. Falls die zweite Stromversorgung eine Stromversorgung mit einer variierenden Amplitude ist, ist eine Gleichstromversorgung mit einer variierenden Amplitude zu bevorzugen, was nicht in der vorliegenden Offenbarung beschränkt ist und von spezifischen Situationen abhängt.
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Auf Basis der obigen Ausführungsformen ist bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die erste Stromversorgung eine Gleichstromversorgung mit einer konstanten Amplitude, sodass ein stabiles Treibersignal für den Magnetsensor 500 zur Verfügung gestellt werden kann und den Magnetsensor 500 zuverlässig arbeiten lässt.
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Auf Basis der obigen Ausführungsformen ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein durchschnittlicher Wert einer Ausgangsspannung der ersten Stromversorgung kleiner als ein Durchschnittswert einer Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgung. Es sollte beachtet werden, dass ein Stromverbrauch der Motortreiberschaltung reduziert werden kann, falls der Magnetsensor 500 durch eine Stromversorgung gespeist wird, welche einen niedrigen Stromverbrauch hat, und ein hoher Strom kann durch die Steuerklemme des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 erhalten werden, falls die Schaltersteuerschaltung 400 durch eine Stromversorgung gespeist wird, welche einen hohen Stromverbrauch hat, sodass die Motortreiberschaltung eine ausreichende Treiberkapazität hat.
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Auf Basis der obigen Ausführungsformen weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Motortreiberschaltung weiter eine Spannungsreglerschaltung auf, welche zwischen der Gleichrichterschaltung 200 und dem Magnetsensor 500 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform kann die Gleichrichterschaltung 200 als die zweite Stromversorgung verwendet werden, und die Spannungsreglerschaltung kann als die erste Stromversorgung verwendet werden. Die Spannungsreglerschaltung ist dazu ausgebildet, die erste Spannung, welche durch die Gleichrichterschaltung 200 ausgegeben wird, auf eine zweite Spannung zu regeln. Die zweite Spannung ist eine Versorgungsspannung für den Magnetsensor 500, und die erste Spannung ist eine Versorgungsspannung für die Schaltersteuerschaltung 400. Ein durchschnittlicher Wert der ersten Spannung ist größer als ein durchschnittlicher Wert der zweiten Spannung, wodurch der Stromverbrauch der Motortreiberschaltung reduziert wird und die Motortreiberschaltung eine ausreichende Treiberkapazität haben lässt.
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Bei einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Gleichrichterschaltung 200 einen Vollwegbrückengleichrichter und eine Spannungsstabilisierungseinheit auf, welche mit dem Ausgang des Vollwegbrückengleichrichters verbunden ist. Der Vollwegbrückengleichrichter ist dazu ausgebildet, die Wechselspannung, welche durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln, und die Spannungsstabilisierungseinheit ist dazu ausgebildet, ein Gleichspannungssignal, welches durch den Vollwegbrückengleichrichter ausgegeben wird, innerhalb eines vorab eingestellten Wertebereichs zu stabilisieren.
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6 zeigt einen Schaltplan der Gleichrichterschaltung 200. Die Spannungsstabilisierungseinheit weist eine Zener-Diode DZ auf, welche zwischen zwei Ausgangsklemmen des Vollwegbrückengleichrichters geschaltet ist. Der Vollwegbrückengleichrichter weist eine erste Diode 211 und eine zweite Diode 212 auf, welche in Reihe geschaltet sind, und eine dritte Diode 213 und eine vierte Diode 214 auf, welche in Reihe geschaltet sind. Eine gemeinsame Klemme der ersten Diode 211 und der zweiten Diode 212 ist mit der ersten Spannungsabfallschaltung 310 verbunden. Falls die Motortreiberschaltung die zweite Spannungsabfallschaltung 320 aufweist, ist eine gemeinsame Klemme der dritten Diode 213 und der vierten Diode 214 mit der zweiten Spannungsabfallschaltung 320 verbunden; und falls die Motortreiberschaltung nicht die zweite Spannungsabfallschaltung 320 aufweist, ist die gemeinsame Klemme der dritten Diode 213 und der vierten Diode 214 mit dem zweiten Knoten B verbunden.
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Eine Eingangsklemme der ersten Diode 211 ist elektrisch mit einer Eingangsklemme der dritten Diode 213 verbunden, um eine Ausgangsklemme mit niedriger Spannung des Vollwegbrückengleichrichters zu bilden, und eine Ausgangsklemme der zweiten Diode 212 ist elektrisch mit einer Ausgangsklemme der vierten Diode 214 verbunden, um eine Ausgangsklemme mit hoher Spannung des Vollwegbrückengleichrichters zu bilden. Die Zener-Diode DZ ist zwischen einer gemeinsamen Klemme der zweiten Diode 212 und der vierten Diode 214 und einer gemeinsamen Klemme der ersten Diode 211 und der dritten Diode 213 geschaltet. Es sollte beachtet werden, dass bei der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Eingangsklemme der Schaltersteuerschaltung 400 elektrisch mit der Ausgangsklemme mit hoher Spannung des Vollwegbrückengleichrichters verbunden ist.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform der Offenbarung weist, wie in 7 gezeigt, der Magnetsensor 500 ein Magnetfelderfassungselement 510, das dazu ausgebildet ist, ein externes Magnetfeld zu erfassen und das externe Magnetfeld in ein elektrisches Signal umzuwandeln, eine Signalverarbeitungseinheit 520, die dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal zu verstärken und zu entschlüsseln, und eine Analog-Digital-Wandlereinheit 530 auf, die dazu ausgebildet ist, das verstärkte und entschlüsselte elektrische Signal in das magnetische induktive Signal umzuwandeln. Für eine Anwendung, die nur eine Polarität des externen Magnetfelds identifiziert, kann das magnetisch induktive Signal ein Digital-Signal vom Schalter-Typ sein. Das Magnetfelderfassungselement 510 kann vorzugsweise eine Hall-Platte sein.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine oder mehrere der Elemente Gleichrichterschaltung, Schaltersteuerschaltung und Magnetsensor auf derselben integrierten Schaltung integriert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist weiter ein Motorbauteil vorgesehen. Das Motorbauteil weist einen Motor und eine Motortreiberschaltung gemäß einer der obigen Ausführungsformen auf.
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Bei wenigstens einer Ausführungsform ist der Motor ein Synchronmotor. Es ist ersichtlich, dass die Motortreiberschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung für einen Synchronmotor anwendbar ist, aber auch für andere Typen von Permanentmagnetmotoren wie beispielsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Wie in 8 gezeigt, weist der Synchronmotor einen Ständer und einen relativ zum Ständer drehbaren Läufer 11 auf. Der Ständer weist einen Ständerkern 12 und eine Ständerwicklung 16 auf, welche um Ständerkern 12 gewickelt ist, auf. Der Ständerkern 12 kann aus weichmagnetischen Materialien wie beispielsweise purem Eisen, Eisenguss, Stahlguss, Elektrostahl und Siliziumstahl hergestellt sein. Der Läufer 11 weist einen Permanentmagneten auf, wobei der Läufer 11 während einer stabilen Zustandsphase bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit von 60 f/s Umdrehungen/Minute arbeitet, falls die Ständerwicklung 16 mit einer Wechselstromquelle in Reihe geschaltet wird, wobei f eine Frequenz der Wechselstromquelle ist und p die Polpaarzahl des Läufers ist. Bei der Ausführungsform weist der Ständerkern 12 zwei einander gegenüberliegend angeordnete Pole 14 auf. Jeder der Pole weist einen Polbogen 15 auf. Eine Außenoberfläche des Läufers 11 ist dem Polbogen 15 gegenüber, und ein im Wesentlichen gleichmäßiger Luftspalt ist zwischen der Außenoberfläche des Läufers 11 und dem Polbogen 15 gebildet. Der im Wesentlichen gleichmäßige Luftspalt gemäß der vorliegenden Offenbarung bedeutet, dass ein gleichmäßiger Luftspalt im überwiegenden Raum zwischen dem Ständer und dem Läufer gebildet ist, und ein ungleichmäßiger Luftspalt ist in einem kleinen Teil des Raums zwischen dem Ständer und dem Läufer gebildet. Vorzugsweise ist eine konkave Startnut 17 auf dem Polbogen 15 des Pols des Ständers angeordnet, und der andere Teil des Polbogens 15 außer der Startnut 17 ist konzentrisch mit dem Läufer. Mit der oben beschriebenen Anordnung kann ein ungleichmäßiges Magnetfeld gebildet werden, wobei eine Polachse S1 des Läufers relativ zu einer Zentralachse S2 des Pols des Ständers einen Neigungswinkel hat, falls der Läufer in Ruhe ist, und der Läufer kann jedes Mal ein Startdrehmoment haben, wenn der Motor unter Aktion der Motortreiberschaltung eingeschaltet wird. Die Polachse S1 des Läufers bezieht sich auf eine Grenze zwischen zwei magnetischen Polen des Läufers mit unterschiedlichen Polaritäten, und die Zentralachse S2 des Pols 14 des Ständers bezieht sich auf eine Verbindungslinie, die zentrale Punkte der zwei Pole 14 des Ständers durchläuft. Bei einer Ausführungsform weisen sowohl der Ständer als auch der Läufer zwei magnetische Pole auf. Es ist ersichtlich, dass bei mehreren Ausführungsformen die Anzahl der magnetischen Pole des Ständers auch nicht gleich der Anzahl der magnetischen Pole des Läufers sein kann, wobei der Ständer und der Läufer mehr magnetische Pole haben können wie beispielsweise vier oder sechs magnetische Pole.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Stromeingangsklemme des dritten Schalters K3 in der Schaltersteuerschaltung 400 mit der Ausgangsklemme mit hoher Spannung des Vollwegbrückengleichrichters verbunden, und die Stromausgangsklemme des vierten Schalters K4 ist über den Magnetsensor 500 verbunden mit der Ausgangsklemme mit niedriger Spannung des Vollwegbrückengleichrichters. Falls ein Signal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, in einer positiven Halbwelle ist und der Magnetsensor 500 ein niedriges Level ausgibt, wird der dritte Schalter K3 eingeschaltet und der vierte Schalter K4 wird n der Schaltersteuerung 400 ausgeschaltet, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet wird. In diesem Fall fließt, wie in 9A gezeigt, ein Treiberstrom der Reihe nach durch die Wechselstromversorgung, den Motor, die erste Spannungsabfallschaltung, der zweite Spannungsabfallschaltung, eine Ausgangsklemme der zweiten Diode 212 des Vollwegbrückengleichrichters, den dritten Schalter K3 der Schaltersteuerschaltung 400, die Schalterschaltung 600 und den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, und fließt zurück zu der Wechselstromversorgung. Der Treiberstrom fließt durch die erste Spannungsabfallschaltung 310 und die zweite Spannungsabfallschaltung 320. Nachdem der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, wie in 9B gezeigt, fließt ein Strom der Reihe nach durch die Wechselstromversorgung, den Motor, die erste Spannungsabfallschaltung, die Schalterschaltung 600, den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, und fließt zurück zu der Wechselstromversorgung. Der Treiberstrom fließt nur durch die erste Spannungsabfallschaltung 310, und ein höherer Treiberstrom kann durch Reduzierung der entsprechenden Widerstände der ersten Spannungsabfallschaltung 310 erhalten werden. Nachdem der bidirektionale Wechselstromschalter 100 eingeschaltet ist, werden andere Schaltungen kurzgeschlossen und beenden die Ausgabe. Da ein Laststrom, welcher durch zwei Anoden des bidirektionalen Wechselstromschalters 100 fließt, ausreichend hoch ist (höher als ein Haltestrom hierfür), bleibt der bidirektionale Wechselstromschalter 100 eingeschaltet, sogar wenn kein Treiberstrom zwischen der Steuerklemme und einer ersten Anode vorhanden ist. Falls das Signal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegeben wird, in einer negativen Halbwelle ist und der Magnetsensor 500 ein hohes Level ausgibt, wird der dritte Schalter K3 ausgeschaltet und der vierte Schalter K4 wird in der Schaltersteuerschaltung 400 eingeschaltet, bevor der Strompfad zwischen der ersten Klemme und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist. Wie in 9C gezeigt, fließt ein Treiberstrom von der Wechselstromversorgung, durchläuft den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, die Schalterschaltung 600, den vierten Schalter K4 der Schaltersteuerschaltung 400, die Ausgangsklemme mit niedriger Spannung und die erste Diode 211 des Vollwegbrückengleichrichters, die zweite Spannungsabfallschaltung 320 und die erste Spannungsabfallschaltung 310, und fließt zurück zu der Wechselstromversorgung. Nachdem der Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 eingeschaltet ist, wie in 9D gezeigt, fließt ein Strom von der Wechselstromversorgung, durchläuft den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, die Schalterschaltung 600 und die erste Spannungsabfallschaltung 310, und fließt zurück zu der Wechselstromversorgung. Gleichermaßen werden, nachdem der bidirektionale Wechselstromschalter 100 eingeschaltet ist, weitere Schaltungen kurzgeschlossen und beenden die Ausgabe, und der bidirektionale Wechselstromschalter 100 kann eingeschaltet bleiben. Falls das Signal, welches durch die Wechselstromversorgung ausgegebenen wird, in der positiven Halbwelle ist und der Magnetsensor 500 ein hohes Level ausgibt oder falls das durch die Wechselstromversorgung ausgegebene Signal in der negativen Halbwelle ist und der Magnetsensor 500 ein niedriges Level ausgibt, können weder der dritte Schalter K3 noch der vierte Schalter K4 in der Schaltersteuerschaltung 400 eingeschaltet sein, und der bidirektionale Wechselstromschalter 100 wird aufgrund dessen, dass kein Treiberstrom vorhanden ist, ausgeschaltet. Wie in 9E und 9F gezeigt, fließt ein Strom durch den Motor, die Gleichrichterschaltung und den Magnetsensor, und fließt durch die erste Spannungsabfallschaltung 310 und die zweite Spannungsabfallschaltung 320, und der Strom ist niedriger als ein Strom, der durch den Motor und die erste Spannungsabfallschaltung 310 fließt, falls ein durch den bidirektionalen Wechselstromschalter fließender Treiberstrom vorhanden ist. Daher kann die Schaltersteuerschaltung 400, basierend auf einer Polaritätsänderung der Wechselstromversorgung und des magnetischen induktiven Signals, den Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 zwischen einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand in einer vorab festgelegten Weise schalten, wodurch der Treiberstrom für den bidirektionalen Wechselstromschalter 100 erhöht wird.
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Zusammenfassend weist die Motortreiberschaltung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung den bidirektionalen Wechselstromschalter 100, die Gleichrichterschaltung 200, die erste Spannungsabfallschaltung 310, die zweite Spannungsabfallschaltung 320, die Schaltersteuerschaltung 400, den Magnetsensor 500 und die Schalterschaltung 600 auf. Der Magnetsensor 500 ist dazu ausgebildet, das externe Magnetfeld zu erfassen und das entsprechende magnetische induktive Signal auszugeben. Die Schaltersteuerschaltung 400 ist dazu ausgebildet, basierend auf dem magnetischen induktiven Signal und der Polarität der Wechselstromversorgung, den Strompfad zwischen der ersten Klemme der Schalterschaltung 600 und der zweiten Klemme der Schalterschaltung 600 einzuschalten oder auszuschalten, so dass der bidirektionale Wechselstromschalter einen hohen Treiberstrom hat.
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Das Motorbauteil kann gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Gerät wie beispielsweise einer Pumpe, einem Ventilator, einem Haushaltsgerät oder einem Fahrzeug verwendet werden, was aber darauf nicht beschränkt ist. Das Haushaltsgerät kann eine Waschmaschine, ein Geschirrspüler, ein Rauchabzug, ein Abluftventilator usw. sein.
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Es sollte beachtet werden, dass, auch wenn die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Zuhilfenahme der Motortreiberschaltung, die in einem Motor verwendet wird, als Beispiel veranschaulicht wurden, das Anwendungsgebiet der Motortreiberschaltung gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierauf nicht beschränkt ist.
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Die Abschnitte der Offenbarung sind in einer aufklärerischen Weise beschrieben, die Unterschiede zu anderen Teilen sind in jedem der Abschnitte ausdrücklich herausgearbeitet, und Querverweise zu anderen Abschnitten können zum Verständnis der ähnlichen oder gleichen Teile gemacht werden.
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Es sollte beachtet werden, dass zusammenhängende Begriffe in der vorliegenden Offenbarung wie beispielsweise „das erste” oder „das zweite” nur verwendet werden, um eine Entität oder einem Arbeitsschritt von einer anderen Entität oder einem anderen Arbeitsschritt zu unterscheiden, ohne eine wirkliche Beziehung oder Sequenz zwischen den Entitäten oder Arbeitsschritten zu verlangen oder darauf hinzuweisen. Zusätzlich ist beabsichtigt, dass Begriffe wie beispielsweise „aufweisen”, „umfassen” oder andere Varianten nicht exklusiv sind, sodass der Prozess, Verfahren, Punkt oder Gerät eine Reihe von Elementen aufweisen, nicht nur diese Elemente aufweisen, sondern auch andere Elemente aufweisen, welche hier nicht speziell aufgelistet sind oder den Prozess, Verfahren, Punkt oder Gerät innewohnende Elemente sind. Mit keinen weiteren Beschränkungen schließt das Element, das durch den Satz „Weist ein ... auf” die Existenz von anderen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Punkt oder Gerät, welche das Element aufweisen, aus.
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Die obige Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen ermöglichen dem Fachmann, die vorliegende Offenbarung zu implementieren oder anzuwenden. Verschiedene Änderungen der Ausführungsformen sind für den Fachmann offensichtlich, und allgemeine hier definierte Prinzipien können in anderen Ausführungsformen implementiert werden, ohne den Grundgedanken oder Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Daher ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier offenbarten Ausführungsformen beschränkt aber entspricht dem weitesten Umfang, der mit den hier offenbarten Prinzipien und neuen Merkmalen übereinstimmend ist.
