DE2340436A1 - Current direction reversing cct. for D.C. load - uses symmetrical bridge, in whose diagonal load is incorporated - Google Patents

Current direction reversing cct. for D.C. load - uses symmetrical bridge, in whose diagonal load is incorporated

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DE2340436A1 DE19732340436 DE2340436A DE2340436A1 DE 2340436 A1 DE2340436 A1 DE 2340436A1 DE 19732340436 DE19732340436 DE 19732340436 DE 2340436 A DE2340436 A DE 2340436A DE 2340436 A1 DE2340436 A1 DE 2340436A1
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Abstract

The bridge two arms consist of contactless switching components, and each bridge branch contains one active and one passive component connected in series. The active components are controllable semiconductor elements, and passive components are resistors. The semiconductor elements are transistors, and one transistor base is connected to the collector of the other transistor whose base is connected to a control voltage. Each bridge branch may consist of an operational amplifier, and the d.c. load is inserted between their respective outputs.

Description

Schaltungsanordnung zum Umschalten der Stromrichtung in einem öleichstromverbraucherCircuit arrangement for switching the current direction in an oil direct current consumer

Um die Stromrichtung in einem Gleichstromverbraucher umzuschalten, ist es bekannt, die zu dem Gleichstromverbraucher führenden Anschlußleitungen mittels eines Kreuzschalters von dem einen auf den anderen Pol einer Gleichspannungequelle umzuschalten. Der Einsatz derartiger mechanischer Schaltelemente für die Umschaltung der Stromrichtung ist dann unerwünscht, wenn der Gleichstromverbraucher seinerseits ein Bestandteil einer elektronischen Schaltungsanordnung ist. Dies ist beispielsweise bei einem die Kommutierung eines kollektorloeen Gleichstrommotors steuernden Hallgenerator der Fall, dessen Steuerstrom zur Umkehr der Drehrichtung des Gleichstrommotors umgeschaltet werden muß.To switch the current direction in a direct current consumer, it is known that the connecting lines leading to the direct current consumer by means of a cross switch of the to switch one to the other pole of a DC voltage source. The use of such mechanical switching elements for switching the current direction is undesirable if the direct current consumer is itself a component an electronic circuit arrangement. This is for example the commutation of a kollektorloeen The Hall generator controlling the DC motor is the case, the control current of which is used to reverse the direction of rotation of the DC motor must be switched.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Umschalten der Stromrichtung in einem Gleichstromverbraucher zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und ohne mechanische Schaltelemente auskommt.The invention is based on the object of a circuit arrangement to switch the current direction in a direct current consumer, which is simple in structure and without mechanical switching elements.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Gleichstromverbraucher im Diagonalzweig einer symmetrischen Brücke angeordnet ist, deren beide Brückenzweige jeweils aus der Reihenschaltung zweier kontaktloser Schaltelemente bestehen.The object is achieved according to the invention in that the direct current consumer in the diagonal branch is a symmetrical bridge is arranged, the two bridge branches each from the series connection of two contactless switching elements exist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich der Aufwand für die Brückenschaltung dadurch besonders gering halten, daß in jedem Brückenzweig ein aktives und ein passives Schalt-According to one embodiment of the invention, the cost of the bridge circuit can be kept particularly low in that one active and one passive switching circuit in each branch of the bridge

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element in Reihe angeordnet sind. Als aktives Schaltelement kann ein steuerbares Halbleiterschaltelement und als passives Schaltelement ein ohm1scher Widerstand vorgesehen werden.element are arranged in series. As an active switching element may be a controllable semiconductor switching element and be provided as a passive switching element is a 1 ohm resistor shear.

Eine besonders einfache Steuerung der Halbleiterschaltelemente wird dadurch möglich, daß als steuerbare Halbleiterschaltelemente Transistoren in den Brückenzweigen vorgesehen sind und der in dem einen Brückenzweig angeordnete Transistor mit seiner Basis mit dem Kollektor des im anderen Brückenzweig angeordneten Transistors verbunden ist, dessen Basis an eine Steuerspannungsquelle angeschlossen ist.A particularly simple control of the semiconductor switching elements is possible because the controllable semiconductor switching elements Transistors are provided in the bridge branches and the transistor arranged in one bridge branch with its Base is connected to the collector of the transistor arranged in the other bridge branch, the base of which is connected to a Control voltage source is connected.

Nach einer weiteren Ausgeetaltung der Erfindung wird eine besonders gute Symmetrie der Brücke dadurch erreicht, daß jeder Brückenzweig durch einen Operationsverstärker gebildet und der Gleichstromverbraucher zwischen den Ausgängen der beiden Operationsverstärker angeschlossen ist. Die Steuerung der Operationsverstärker wird dadurch besonders einfach, daß die beiden Operationsverstärker mit ihrem nicht invertierenden Eingang an den Verbindungspunkt von zwei in Reihe liegenden gleichen Widerständen angeschlossen sind und der eine der Operationsverstärker mit seinem invertierenden Eingang mit dem Kollektor und dem Kollektorwideratand eines Steuertransistors und sein Ausgang über einen Steuerwiderstand mit dem invertierenden Eingang des anderen Operationsverstärkers verbunden ist.According to a further embodiment of the invention, one becomes special good symmetry of the bridge is achieved in that each branch of the bridge is formed by an operational amplifier and the direct current consumer is connected between the outputs of the two operational amplifiers. Controlling the Operational amplifier is particularly simple that the two operational amplifiers with their non-inverting Entrance to the junction of two in a row the same resistors are connected and one of the operational amplifiers with its inverting input the collector and the collector resistor of a control transistor and its output is connected to the inverting input of the other operational amplifier via a control resistor is.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigtThe subject matter of the invention will be explained in more detail below with the aid of two exemplary embodiments shown in the drawing described. It shows

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, deren Brückenzweige jeweils aus einem ohm1sehen Widerstand und einem Transistor bestehen,Fig. 1 shows a circuit arrangement, the bridge branches of which each consist of an ohm 1 see resistor and a transistor,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, deren Brückenuwe ige jewel Lh durch eLnen Operationsverstärker gebildet sind.Fig. 2 shows a circuit arrangement whose bridges ige jewel Lh are formed by an operational amplifier.

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In Fig. 1 sind mit R1 und V1 ein den einen Brückenzwsig bildender ohm'scher Widerstand und Transistor bezeichnet. R2 und V2 sind ein den anderen Brückenzweig bildender ohm1scher Widerstand und Transistor. Die Basis des Transistors V1 ist über einen Basiswiderstand R3 an eine Steuerspannungsquelle U« angeschlossen. Der Transistor V2 ist dagegen über einen Basiswiderstand R4 mit dem Kollektor des Transistors V1 verbunden. Zwischen den Kollektoren der Transistoren V1 und V2, welche den Diagonalzweig der Brücke bilden, ist über Vorwiderstände R5 und R6 ein Hallgenerator H als GIeichspannungsverbraucher angeschlossen.In FIG. 1, R1 and V1 denote an ohmic resistor and transistor forming one bridge. R2 and V2 are the other bridge branch forming ohm 1 shear resistance and transistor. The base of the transistor V1 is connected to a control voltage source U «via a base resistor R3. In contrast, the transistor V2 is connected to the collector of the transistor V1 via a base resistor R4. Between the collectors of the transistors V1 and V2, which form the diagonal branch of the bridge, a Hall generator H is connected as a DC voltage consumer via series resistors R5 and R6.

Wird die Steuerspannungsquelle U3 an die Basis des Transistors V1 gelegt, so wird dieser Transistor durchgesteuert und gleichzeitig der Transistor V2 gesperrt, da seine Basis über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors V1 auf Nullpotential gelegt wird. Der Steuerstrom des Hallgenerators fließt somit über den Widerstand R2 des Brückenzweiges, die Vorwiderstände R6 und R5 sowie über den Transistor V1. Wird die Steuerspannungsquelle Ug von der Basis des Transistors V1 abgeschaltet, so sperrt dieser Transistor. Daraufhin erhält die Basis des Transistors V2 über den Widerstand R1 des Brückenzweiges und den Basiswiderstand R4 positives Potential, so daß dieser Transistor durchgesteuert wird. Damit fließt der Steuerstrom des Hallgenerators H nunmehr über den Widerstand R1 des Brückenzweiges, die Vorwiderstände R5 und R6 sowie über den Transistor V2. Durch wechselseitiges Ansteuern der Transistoren V1 und V2 ist somit eine Umkehr der Stromrichtung in dem Hallgenerator H möglich.If the control voltage source U 3 is applied to the base of the transistor V1, this transistor is turned on and, at the same time, the transistor V2 is blocked, since its base is connected to zero potential via the collector-emitter path of the transistor V1. The control current of the Hall generator thus flows via the resistor R2 of the bridge branch, the series resistors R6 and R5 and via the transistor V1. If the control voltage source U g is switched off from the base of the transistor V1, this transistor blocks. The base of the transistor V2 then receives a positive potential via the resistor R1 of the bridge arm and the base resistor R4, so that this transistor is turned on. The control current of the Hall generator H now flows via the resistor R1 of the bridge arm, the series resistors R5 and R6 and via the transistor V2. By alternately driving the transistors V1 and V2, a reversal of the current direction in the Hall generator H is possible.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 werden die beiden Brückenzweige jeweils durch einen Operationsverstärker V3 und V4 gebild >1. Zwischen den Ausgängen der beiden Operationsverstärker V'5 und V4, welche den Diagonalpfad der Brücke darstellen, isL wiederum über Vonridcratände R5 und R6 ein Hallgenerator H an/reschlossen. Der Aufgang jedes Operationsver-In the circuit arrangement according to FIG. 2, the two Bridge branches each formed by an operational amplifier V3 and V4> 1. Between the outputs of the two operational amplifiers V'5 and V4, which represent the diagonal path of the bridge, are in turn a Hall generator via Vonridcratands R5 and R6 H connected. The emergence of every operational failure

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stärkers ist über einen Rückkopplungewiderstand R7 bzw. R8 mit dem invertierenden Eingang des jeweiligen Operationsverstärkers gekoppelt. Für die Steuerung der Operationsverstärker V3 und V4 ist einerseits die Reihenschaltung zweier gleichgroßer Widerstände R9 und R1O und andererseits die Reihenschaltung eines Kollektorwideretandes R11 mit einem Steuertransistor V5 vorgesehen. Der Operationsverstärker V4 ist über einen Eingangswiderstand R12 mit dem Kollektor des Steuertransistors V5 verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V3 ist über einen Steuerwiderstand R13 an den Ausgang des Operationsverstärkers V4 angeschlossen. Über einen Basiswiderstand RH kann der Steuertransistor V5 an eine Steuerspannungsquelle Ug gelegt werden. Mit ihrem nicht invertierenden Eingang sind die beiden Operationsverstärker V3 und V 4 an den gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Widerstände R9 und R10 angeschlossen. Da diese beiden Widerstände gleichgroß sind, liegt der nicht invertierende Eingang der Operationsverstärker V3 und V4 auf halber Betriebsspannung. Hierdurch erübrigt sich eine zweite Spannungsquelle für die Ansteuerung der Operationsverstärker V3 und V4.stronger is via a feedback resistor R7 or R8 with the inverting input of the respective operational amplifier coupled. To control the operational amplifiers V3 and V4, two are connected in series on the one hand equal resistors R9 and R1O and on the other hand the Series connection of a collector resistor R11 with a Control transistor V5 is provided. The operational amplifier V4 is connected to the collector of the via an input resistor R12 Control transistor V5 connected. The inverting input of the operational amplifier V3 is via a control resistor R13 connected to the output of the operational amplifier V4. The control transistor V5 be connected to a control voltage source Ug. With your The non-inverting input are the two operational amplifiers V3 and V 4 at the common connection point of the two Resistors R9 and R10 connected. Since these two resistances are equal, the non-inverting one is Input of the operational amplifiers V3 and V4 at half operating voltage. This eliminates the need for a second voltage source for controlling the operational amplifiers V3 and V4.

Wird über den Basiswiderstand R14 die Steuerspannungsquelle an die Basis des Steuertransistors V5 gelegt, so wird dieser durchgesteuert und an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V4 liegt über den Eingangswiderstand R12 Nullpotential. Am Ausgang des Operationsverstärkers V4 steht somit positives Potential an. Dieses wird über den Steuerwiderstand R13 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V3 gelegt. Am Ausgang dee Operationsverstärkers V3 erscheint somit Nullpotential. Der über die Vorwiderstände R5 und R6 durch den Hallgenerator H fließende Steuerstrom ist somit vom Operationsverstärker V4 zum Operationsverstärker V3 hin gerichtet.Is the control voltage source via the base resistor R14 applied to the base of the control transistor V5, it is turned on and to the inverting input of the operational amplifier V4 is zero potential across the input resistor R12. At the output of the operational amplifier V4 stands thus positive potential. This is sent via the control resistor R13 to the inverting input of the operational amplifier V3 placed. Zero potential thus appears at the output of the operational amplifier V3. The one about the series resistors R5 and R6 through the Hall generator H flowing control current is thus from the operational amplifier V4 to the operational amplifier V3 directed towards.

Wird die Steuerspannungsquelle Ug abgeschaltet,, so sperrt der Steuertransistor V5 und über den Kollektorwiderstand R11 undIf the control voltage source U g is switched off, the control transistor V5 and via the collector resistor R11 and

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den Eingangswiderstand R12 liegt an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V4 positives Potential an. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers führt somit Nullpotential. Über den Steuerwiderstand R13 liegt dieses Nullpotential am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V3 an. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers führt damit positives Potential. Damit ist der den Hallgenerator H durchfließende Steuerstrom in diesem Falle vom Operationsverstärker V3 zum Operationsverstärker V4 hin gerichtet. Die Stromrichtung hat sich somit umgekehrt.the input resistance R12 is applied to the inverting input of the operational amplifier V4 at positive potential. The output of this operational amplifier thus carries zero potential. This zero potential is applied via the control resistor R13 inverting input of the operational amplifier V3. The output of this operational amplifier therefore has a positive result Potential. Thus, the control current flowing through the Hall generator H is in this case from the operational amplifier V3 to the Operational amplifier directed towards V4. The direction of the current has thus reversed.

Die beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht ein Umkehren der Stromrichtung in einem Gleichstromverbraucher mittels elektronischer Schaltelemente. Die Schaltungsanordnung kann mit besonderem Vorteil zur Steuerung der Drehrichtung von kollektorlosen Gleichstrommotoren verwendet werden. Durch die Umkehr der Stromrichtung im Hallgenerator wird nämlich die Kommutierungsfolge einer durch den Hallgenerator gesteuerten Kommutierungseinrichtung umgekehrt und damit die Drehrichtung des Motors geändert. Wie die Ausführungsbeispiele ferner zeigen, ist eine einfache Steuerung der Schaltungsanordnung dadurch gegeben, daß lediglich eine Steuerspannungsquelle an den Transistor V1 bzw. V5 angelegt oder nicht angelegt werden muß. Eine solche Steuerspannung kann beispielsweise aus der den Gleichstromverbraucher speisenden Betriebsspannung abgeleitet werden. Somit erübrigt sich eine gesonderte Steuerspannungsquelle .The circuit arrangement described enables a reversal the direction of current in a direct current consumer by means of electronic switching elements. The circuit arrangement can can be used with particular advantage to control the direction of rotation of brushless DC motors. Through the This is because the direction of current in the Hall generator is reversed, the commutation sequence being controlled by the Hall generator Reversed commutation device and thus changed the direction of rotation of the motor. As the exemplary embodiments also show, a simple control of the circuit arrangement is given by the fact that only one control voltage source is on the transistor V1 or V5 must be applied or not applied. Such a control voltage can, for example, from the the operating voltage feeding the direct current consumer can be derived. A separate control voltage source is thus unnecessary .

6 Patentansprüche
2 Figuren6 claims
2 figures

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Claims (6)

Patentansprüche ^ Claims ^ Schaltungsanordnung zum Umschalten der Stromrichtung in einem Gleichstromverbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromverbraucher (H) im Diagonalzweig einer symmetrischen Brücke (R1, yi, R2, V2 bzw. V3, V4-) angeordnet ist, deren beide Brückenzweige jeweils aus der Reihenschaltung "zweier kontaktloser Schaltelemente bestehen.Circuit arrangement for switching the current direction in a direct current consumer, characterized in that the direct current consumer (H) is arranged in the diagonal branch of a symmetrical bridge (R1, yi, R2, V2 or V3, V4-) is, whose two bridge arms each consist of the series connection "of two contactless switching elements. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Brückenzweig ein aktives (V1 bzw. V2) und ein passives (R1 bzw. R2) Schaltelement in Reihe angeordnet sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that in each bridge branch an active (V1 or V2) and a passive (R1 or R2) switching element are arranged in series are. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aktives Schaltelement ein steuerbares Halbleiterschaltelement (V1 bzw. V2) und als passives Schaltelement ein ohmfscher Widerstand (R1 bzw. R2) vorgesehen ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a controllable semiconductor switching element (V1 or V2) is provided as the active switching element and an ohmic f shear resistor (R1 or R2) is provided as the passive switching element. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Halbleiterschaltelemente Transistoren (V1, V2) in den Brückenzweigen vorgesehen sind und der in dem einen Brückenzweig angeordnete Transistor (V2) mit seiner Basis an dem Kollektor des im anderen Brückenzweig angeordneten Transistors (V1) verbunden ist, dessen Basis an eine Steuerspannungsquelle (Uo) angeschlossen ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the controllable semiconductor switching elements are transistors (V1, V2) are provided in the bridge branches and the transistor (V2) arranged in one bridge branch with its base is connected to the collector of the transistor (V1) arranged in the other bridge branch, the base of which is connected is connected to a control voltage source (Uo). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brückenzweig durch einen Operationsverstärker (V3 bzw. V4-) gebildet und der Gleichstromverbraucher (H) zwischen den Ausgängen der beiden Operationsverstärker (V3 und V4) angeschlossen ist.5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that each bridge branch is through an operational amplifier (V3 or V4-) and the direct current consumer (H) between connected to the outputs of the two operational amplifiers (V3 and V4). 509809/0946 - 7 -509809/0946 - 7 - 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Operationsverstärker (V3 und V4-) mit ihrem nicht invertierenden Eingang an den Verbindungspunkt von zwei in Reihe liegenden gleichen Widerständen (R9, R1O) angeschlossen sind und der eine der Operationsverstärker (V4) mit seinem invertierenden Eingang mit dem Kollektor und dem Kollektorwiderstand (R11) eines Steuertransistors (V5) und sein Ausgang über einen Steuerwideretand (R13) mit dem invertierenden Eingang des anderen Operationsverstärkers (V3) verbunden ist.6. Circuit arrangement according to claim 5 »characterized in that the two operational amplifiers (V3 and V4-) with their non-inverting input to the connection point of two equal resistors (R9, R1O) lying in series are connected and one of the operational amplifiers (V4) with its inverting input with the collector and the collector resistance (R11) of a control transistor (V5) and its output via a control resistor (R13) to the inverting input of the other operational amplifier (V3) is connected. 509809/0946509809/0946 LeerseiteBlank page
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US5309347A (en) * 1991-09-18 1994-05-03 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. H-bridge circuit with protection against crossover conduction

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