DE29606939U1 - Arrangement with a PWM actuator - Google Patents

Arrangement with a PWM actuator

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P61.22D190i
DE-3016G!
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Anordnung mit einem PWM-StellerArrangement with a PWM controller

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten Motor, mit einem von einem Stellsignal steuerbaren PWM-Steller.The invention relates to an arrangement for a motor supplied with power via at least one semiconductor switch, with a PWM controller that can be controlled by a control signal.

Derartige Anordnungen sind bekannt, z.B. aus der EP 0 425 479 A2 der Anmelderin.Such arrangements are known, e.g. from EP 0 425 479 A2 of the applicant.

Bei Elektromotoren mit höheren Leistungen ist es oft erforderlich, den Strom beim Anlauf zu begrenzen, um z.B. ein Netzteil, oder den Motor selbst, nicht zu überlasten. Hierzu ist es bekannt, ein vorhandenes impulsförmiges PWM-Signal durch eine Strombegrenzungsschaltung zu zerhacken, d.h. diesen PWM-impulsen Impulse anderer Frequenz zu überlagern. Dadurch ergeben sich Überlagerungsfrequenzen, entsprechende Motorgeräusche, und Probleme durch hochfrequente Störungen, sogenannte EMV-Probleme (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit).For electric motors with higher power, it is often necessary to limit the current during start-up in order not to overload a power supply unit or the motor itself, for example. To do this, it is known to chop up an existing pulse-shaped PWM signal using a current limiting circuit, i.e. to superimpose pulses of a different frequency on these PWM pulses. This results in superimposed frequencies, corresponding motor noises, and problems caused by high-frequency interference, so-called EMC problems (EMC = electromagnetic compatibility).

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden zur Strombegrenzung bei solchen PWM-Stellem einzelne Impulse des impulsförmigen PWM-Signals vollständig unterdrückt. Dieses Verfahren, das ais Cycle-by-Cycle Current Limiting bekannt ist, wird z.B. beim Motorcontroller MC33034 von Motorola verwendet. Durch die bei der Impulsunterdrückung entstehenden Stromeinbrüche entsteht eine starke Welligkeit des Motor-Drehmoments, und eine starke, lastabhängige Geräuschbildung, besonders bei Motoren mit geringer Induktivität, und/oder bei ungünstiger Reglereinstellung.In another known method, individual pulses of the pulse-shaped PWM signal are completely suppressed to limit the current in such PWM controllers. This method, known as cycle-by-cycle current limiting, is used, for example, in the MC33034 motor controller from Motorola. The current drops that occur during pulse suppression result in a strong ripple in the motor torque and a strong, load-dependent noise, especially in motors with low inductance and/or with unfavorable controller settings.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung mit einem PWM-Steller bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a new arrangement with a PWM controller.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung für einen über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten Motor, mit einem von einem Steilsignal steuerbaren PWM-Steller, der bei einerAccording to the invention, this object is achieved by an arrangement for a motor supplied with power via at least one semiconductor switch, with a PWM controller that can be controlled by a control signal and that, at a

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Veränderung dieses Stellsignals innerhalb eines vorgegebenen Stellsignalbereichs sein Tastverhältnis ändert und dazu dient, abhängig von der Höhe des Stellsignais den mindestens einen Halbleiterschalter mit einem von der Größe des Stellsignals abhängigen Tastverhältnis aus- und einzuschalten, mit einer ersten Anordnung zum Erzeugen eines ersten Stellsignals für den PWM-Steller, und mit einer von einem Motorparameter gesteuerten Vorrichtung, welche bei einem vorgegebenen Wert oder Wertebereich dieses Rotorparameters das erste Stellsignal für die Steuerung des Tastverhältnisses des PWM-Stellers mindestens nahezu unwirksam macht. Da also die vom Motorparameter gesteuerte Vorrichtung dem ersten Steilsignal hierarchisch übergeordnet ist, steuert sie, wenn der Motorparameter den vorgegebenen Wert oder Wertebereich hat, das Tastverhältnis des PWM-Signals, d.h. wenn z.B. als Motorparameter der Motorstrom dient, wird, einsetzend ab einem bestimmten Motorstrom, das Tastverhältnis unabhängig von der Größe des ersten Stellsignals immer stärker reduziert, d.h. an der Grundfrequenz des PWM-Signals ändert sich nichts, so daß keine zusätzlichen Motorgeräusche oder hochfrequenten Störungen entstehen. Man kann das auch als eine weiche Strombegrenzung charakterisieren.Changing this control signal within a predetermined control signal range changes its duty cycle and serves to switch the at least one semiconductor switch on and off with a duty cycle dependent on the size of the control signal, with a first arrangement for generating a first control signal for the PWM controller, and with a device controlled by a motor parameter which, at a predetermined value or value range of this rotor parameter, makes the first control signal for controlling the duty cycle of the PWM controller at least almost ineffective. Since the device controlled by the motor parameter is hierarchically superior to the first control signal, it controls the duty cycle of the PWM signal if the motor parameter has the specified value or value range, i.e. if, for example, the motor current is used as the motor parameter, the duty cycle is reduced more and more, starting from a certain motor current, regardless of the size of the first control signal, i.e. the basic frequency of the PWM signal does not change, so that no additional motor noise or high-frequency interference occurs. This can also be characterized as a soft current limitation.

Mit Vorteil wird die Anordnung so ausgebildet, daß der vorgegebene Stellsignalbereich des PWM-Stellers einen Offset zur SpannungNull aufweist, so daß bei Werten des Stelisignals, die innerhalb dieses Offsets liegen, ein Tastverhältnis von 0 % eingestellt wird. Dies ist deshalb von Vorteil, weil es oftmals schwierig ist, analoge Stellsignale zu erzeugen, welche exakt den Wert Null haben. Bei der Erfindung stört es nicht, wenn der Wert dieser Stellsignale auch bei hohen Motorströmen größer als Null bleibt, denn solche Motorströme bewirken - wegen des Offsets - bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine sichere und zuverlässige Strombegrenzung mit analogem Charakter, nämlich durch graduelle Veränderung des Tastverhältnisses beim PWM-Signal, ggf. bis herunter zum Wert Null.The arrangement is advantageously designed in such a way that the specified control signal range of the PWM controller has an offset to the voltage zero, so that for control signal values that lie within this offset, a duty cycle of 0% is set. This is advantageous because it is often difficult to generate analog control signals that have exactly the value zero. In the invention, it is not a problem if the value of these control signals remains greater than zero even at high motor currents, because such motor currents - due to the offset - cause a safe and reliable current limitation with an analog character in the arrangement according to the invention, namely by gradually changing the duty cycle of the PWM signal, possibly down to the value zero.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zuFurther details and advantageous developments of the invention will become apparent from the following description and the drawings, which are in no way to be construed as a limitation of the invention.

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verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:embodiment, as well as from the subclaims. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches in schematischer Weise den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgmäßen Anordnung zeigt,Fig. 1 is a block diagram showing schematically the basic structure of an arrangement according to the invention,

Fig. 2 ein Schaltbild analog Fig. 1, welches Einzelheiten der verwendeten Schaltung darstellt,Fig. 2 is a circuit diagram similar to Fig. 1, showing details of the circuit used,

Fig. 3 Schaubilder zur Erläuterung der Wirkungsweise von Fig. 2, undFig. 3 Diagrams to explain the operation of Fig. 2, and

Fig. 4 die Anwendung der Erfindung bei einem dreisträngigen, sechspulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor.Fig. 4 shows the application of the invention to a three-phase, six-pulse brushless DC motor.

Fig. 1 zeigt, in Form eines Blockschaltbilds, eine schematische Übersicht des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Anordnung 10. Diese dient dazu, einen Gleichstrommotor 12 mit einem Motorstrom imot zu versorgen, der gewöhnlich impulsförmig ist und der durch ein Halbleiter-Schaltglied 14 gesteuert wird, z.B. durch einen Darlington-Transistor. Antiparallel zum Motor 12 ist eine Freilaufdiode 13 angeordnet. Der Motorstrom geht von einer Plusleitung 16 über den Motor 12, das Halbleiter-Schaltelement 14 und einen Meßwiderstand 18, der auch als Rm bezeichnet wird, zu einer Minusleitung 20.Fig. 1 shows, in the form of a block diagram, a schematic overview of the structure of an arrangement 10 according to the invention. This serves to supply a direct current motor 12 with a motor current i mot , which is usually pulse-shaped and which is controlled by a semiconductor switching element 14, eg by a Darlington transistor. A freewheeling diode 13 is arranged antiparallel to the motor 12. The motor current goes from a positive line 16 via the motor 12, the semiconductor switching element 14 and a measuring resistor 18, which is also referred to as R m , to a negative line 20.

Zur Steuerung des Halbleiter-Schaltelements 14 dient ein PWM-Steller 24, dessen Aufbau nachfolgend näher erläutert wird. Dieser erhält an seinem Eingang 26 ein Stellsignal, das in der nachfolgenden Fig. 3a mit U26 bezeichnet ist.A PWM controller 24 is used to control the semiconductor switching element 14, the structure of which is explained in more detail below. This receives a control signal at its input 26, which is designated U26 in the following Fig. 3a.

Ein erstes Stellsignai Ujn wird über einen hochohmigen Widerstand 28 (z.B. 400 kü) dem Eingang 26 zugeführt. Dieses erste Stellsignal kann, wie dargestellt, von einem Potentiometer 30 kommen, das manuell eingestellt wird, oder von einem Drehzahlregler 32, dessen einem Eingang 34 ein Drehzahl-Istwertsignal von einem Tachogenerator 36 zugeführt wird undA first control signal Uj n is fed to the input 26 via a high-resistance resistor 28 (e.g. 400 kΩ) . This first control signal can, as shown, come from a potentiometer 30 which is set manually, or from a speed controller 32, to whose input 34 an actual speed signal is fed from a tachogenerator 36 and

♦ · ♦♦ · ♦

„J,„J,

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dessen anderem Eingang 38 ein Signal nsoll für den gewünschten Drehzahl-Sollwert zugeführt wird.whose other input 38 is supplied with a signal nsoll for the desired speed setpoint.

Das Signal um am Meßwiderstand 18 wird über einen Widerstand 40 der Basis eines npn-Transistors 42 zugeführt. Zwischen dieser Basis und der Minusleitung 20 liegt als Vorfilter ein Kondensator 44 von z.B. 22 nF, dessen Funktion es ist, die Spitzen der Spannung Um zu glätten. Der Emitter des Transistors 42 ist ebenfalls mit der Minusleitung 20 verbunden, und sein Kollektor ist über ein T-Filter 46 mit dem Eingang 26 des PWM-Stellers verbunden. Das Ausgangssignal des T-Filters 46, bzw. die Größe des durch den Transistor 42 gebildeten Widerstands, stellt ein zweites Stellsignal für den PWM-Steller 24 dar.The signal u m at the measuring resistor 18 is fed via a resistor 40 to the base of an npn transistor 42. Between this base and the negative line 20 there is a capacitor 44 of e.g. 22 nF as a pre-filter, whose function is to smooth the peaks of the voltage Um. The emitter of the transistor 42 is also connected to the negative line 20, and its collector is connected via a T-filter 46 to the input 26 of the PWM controller. The output signal of the T-filter 46, or the size of the resistance formed by the transistor 42, represents a second control signal for the PWM controller 24.

Das T-Filter 46 enthält zwei in Reihe geschaltete Widerstände 48, 50, die zwischen dem Eingang 26 und dem Kollektor des Transistors 42 angeordnet sind, und zwischen dem Verbindungspunkt 52 dieser beiden Widerstände (z.B. je 1 kQ) und der Minusleitung 20 ist ein Kondensator 54 (z.B. 100 nF) angeordnet. Ein solches T-Fiiter ist gerade bei impuisförmigen Motorströmen sehr vorteilhaft für einen ruhigen Betrieb des Motors.The T-filter 46 contains two resistors 48, 50 connected in series, which are arranged between the input 26 and the collector of the transistor 42, and a capacitor 54 (e.g. 100 nF) is arranged between the connection point 52 of these two resistors (e.g. 1 kQ each) and the negative line 20. Such a T-filter is very advantageous for quiet operation of the motor, especially with pulse-shaped motor currents.

Arbeitsweise von Fig. 1How Fig. 1 works

Im normalen Betrieb wird das Tastverhältnis des impuisförmigen Signals 56 am Ausgang des PWM-Stellers 24 bestimmt durch die Höhe des ersten Stellsignals Ujn. In diesem Fall läuft der Motor 12 mit konstanter Drehzahl, und der Strom durch den Meßwiderstand 18 ist nicht so hoch, daß die Spannung um die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 42 überschreitet, so daß dieser Transistor nichtleitend ist. Bevorzugt wird für den Transistor 42 ein selektierter Transistor verwendet, der eine genau definierte Basis-Emitter-Schwellenspannung hat, um das Ansprechen der Strombegrenzung genau zu definieren. In dem eben beschriebenen Zustand wird also das Tastverhältnis des Signals 56 nur vom ersten Stellsignal Ujn gesteuert.In normal operation, the duty cycle of the pulse-shaped signal 56 at the output of the PWM controller 24 is determined by the level of the first control signal Uj n . In this case, the motor 12 runs at a constant speed and the current through the measuring resistor 18 is not so high that the voltage u m exceeds the base-emitter threshold voltage of the transistor 42, so that this transistor is non-conductive. Preferably, a selected transistor is used for the transistor 42, which has a precisely defined base-emitter threshold voltage in order to precisely define the response of the current limit. In the state just described, the duty cycle of the signal 56 is therefore only controlled by the first control signal Uj n .

Wird bei gewissen Betriebszuständen der Strom durch den Motor 12 zu hoch, so steigt die Spannung um über den angegebenen Schwellenwert an, so daßIf the current through the motor 12 becomes too high under certain operating conditions, the voltage increases above the specified threshold value, so that

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der Transistor 42 leitend wird. Hierdurch entsteht am Ausgang des T-Filters 46 ein zweites Stellsignal, d.h. das Potential des Eingangs 26 wird durch das Leitendwerden des Transistors 42 negativer gemacht, und zwar umso mehr, je höher der Strom durch den Motor 12 wird. Durch diese Absenkung des Potentials am Eingang 26, die - wegen des hochohmigen Widerstands 28 praktisch unabhängig von der Höhe des ersten Stellsignals Ujn ist, wird das Tastverhältnis des Signals 56 verkleinert, so daß der Strom durch den Motor 12 reduziert wird und die Gefahr einer Überlastung des Motors 12 oder des Halbleiter-Schaltglieds 14 vermieden wird.the transistor 42 becomes conductive. This creates a second control signal at the output of the T-filter 46, ie the potential of the input 26 is made more negative by the transistor 42 becoming conductive, and the more so the higher the current through the motor 12 becomes. This reduction in the potential at the input 26, which is practically independent of the level of the first control signal Uj n due to the high-ohmic resistance 28, reduces the duty cycle of the signal 56, so that the current through the motor 12 is reduced and the risk of overloading the motor 12 or the semiconductor switching element 14 is avoided.

Fig. 2 zeigt einen bevorzugten Aufbau der Anordnung nach Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 werden in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.Fig. 2 shows a preferred structure of the arrangement according to Fig. 1 with further details. Parts that are the same or have the same effect as in Fig. 1 are designated with the same reference numerals in Fig. 2 and are usually not described again.

Der PWM-Steller 24 enthält als wesentliche Bestandteile einen Dreiecks-Oszillator 60, der z.B. mit einer Frequenz von 20 kHz schwingt, ferner einen Komparator 62, und einen Signai-Invertierer 64, an dessen Ausgang das impulsförmige PWM-Signal 56 auftritt, das auch in Fig. 1 und Fig. 3c dargestellt ist und das den Strom durch das Halbleiter-Schaitglied 14 steuert.The PWM controller 24 contains as essential components a triangular oscillator 60, which oscillates, for example, at a frequency of 20 kHz, a comparator 62, and a signal inverter 64, at the output of which the pulse-shaped PWM signal 56 appears, which is also shown in Fig. 1 and Fig. 3c, and which controls the current through the semiconductor switching element 14.

Der Dreiecksoszillator 60 enthält einen Komparator 66, der zweckmäßig zusammen mit dem Komparator 62 als Doppelkomparator ausgebildet ist. Beide Komparatoren sind in der üblichen Weise zur Spannungsversorgung an die Plusleitung 16 und die Minusleitung 20 angeschlossen. Vom Ausgang 68 des Komparators 66 führt ein Mitkopplungswiderstand 70 (z.B. 4,3 kO) zu dessen Pluseingang 72, und ebenso führt ein Gegenkopplungswiderstand 74 (z.B. 22 kQ) vom Ausgang 68 zum Minuseingang 76 des Komparators 66. Ein Kondensator 78 (z.B. 1 nF) liegt zwischen dem Minuseingang 76 und der Minusleitung 20. Der Ausgang 68 ist ferner über einen Widerstand 80 (z.B. 2,2 kQ) mit der Plusleitung 16 verbunden. Der Pluseingang 72 ist über zwei gleich große Widerstände 82, 84 (z.B. je 10 kO) mit der Plusleitung 16 bzw. der Minusleitung 20 verbunden.The triangular oscillator 60 contains a comparator 66, which is expediently designed together with the comparator 62 as a double comparator. Both comparators are connected in the usual way to the positive line 16 and the negative line 20 for voltage supply. A positive feedback resistor 70 (e.g. 4.3 kO) leads from the output 68 of the comparator 66 to its positive input 72, and a negative feedback resistor 74 (e.g. 22 kQ) also leads from the output 68 to the negative input 76 of the comparator 66. A capacitor 78 (e.g. 1 nF) is located between the negative input 76 and the negative line 20. The output 68 is also connected to the positive line 16 via a resistor 80 (e.g. 2.2 kQ) . The positive input 72 is connected to the positive line 16 and the negative line 20 via two equally sized resistors 82, 84 (e.g. 10 kO each) .

Ein derart aufgebauter Dreiecksoszillator 60 schwingt mit einer Frequenz vonA triangular oscillator 60 constructed in this way oscillates at a frequency of

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etwa 20 kHz, und die von ihm erzeugte Dreiecksspannung verläuft etwa symmetrisch zur halben Spannung zwischen den Leitungen 16 und 20. Z.B. beträgt bei den angegebenen Werten und einer Betriebsspannung von 12 V die Spannung bei der unteren Spitze 91 (Fig. 3a) des Dreieckssignals etwa 2 V, und bei der oberen Spitze 93 etwa 9 V. Das Dreieckssignal 88 hat also einen Offset 86 (Fig. 3a) zur Spannung 0 V, also zum Potential der Minusleitung 20, und dieser Offset beträgt beim Ausführungsbeispie! etwa 2 V, kann aber naturgemäß auch größer oder kleiner sein.about 20 kHz, and the triangular voltage it generates is approximately symmetrical to half the voltage between lines 16 and 20. For example, with the values given and an operating voltage of 12 V, the voltage at the lower peak 91 (Fig. 3a) of the triangular signal is about 2 V, and at the upper peak 93 about 9 V. The triangular signal 88 therefore has an offset 86 (Fig. 3a) to the voltage 0 V, i.e. to the potential of the negative line 20, and this offset is about 2 V in the example, but can naturally also be larger or smaller.

In Fig. 3a ist der Hub des Dreieckssignals 88 mit 84 bezeichnet, und ersichtlich entspricht dieser Hub 84 nur einem Teilbereich des schwarz hervorgehobenen möglichen Hubs 85 des Stellsignals U26 am Eingang 26.In Fig. 3a, the stroke of the triangular signal 88 is designated 84, and it is clear that this stroke 84 corresponds only to a partial range of the possible stroke 85 of the control signal U26 at input 26, highlighted in black.

Das Dreieckssignal 88 am Minuseingang 76 wird dem Pluseingang 90 des Komparators 62 zugeführt. Sein Minuseingang entspricht dem Eingang 26 der Fig. 1, und diesem Minuseingang 26 wird über den hochohmigen Widerstand 28 das erste Stellsignal Ujn zugeführt, wie bereits bei Fig. 1 beschrieben. Ebenso wird diesem Minuseingang 26 das zweite Stellsignai vom Ausgang des T-Filters 46 zugeführt, das durch die Höhe des Stromes im Motor 12 bestimmt ist, d.h. je höher der Strom durch den Motor 12 ist, umso mehr wird ab einem vorgegebenen Schwellenwert - der Transistor 42 leitend und zieht das Potential des Punktes 26 nach unten, wodurch das Tastverhältnis k reduziert wird, umso mehr, je höher der Motorstrom wird.The triangular signal 88 at the negative input 76 is fed to the positive input 90 of the comparator 62. Its negative input corresponds to the input 26 of Fig. 1, and the first control signal Uj n is fed to this negative input 26 via the high-resistance resistor 28, as already described in Fig. 1. Likewise, the second control signal from the output of the T-filter 46 is fed to this negative input 26, which is determined by the level of the current in the motor 12, ie the higher the current through the motor 12, the more the transistor 42 becomes conductive - from a predetermined threshold value - and pulls the potential of the point 26 downwards, whereby the duty cycle k is reduced, the more the higher the motor current becomes.

Der Ausgang 92 des Komparators 62 ist über einen Widerstand 94 (z.B. 2 kQ) mit der Plusleitung 16 verbunden, ferner mit dem Eingang des Invertierglieds 64, an dessen Ausgang das PWM-Signal 56 erzeugt wird, welches das Halbleiter-Schaltglied 14 steuert.The output 92 of the comparator 62 is connected via a resistor 94 (e.g. 2 kΩ) to the positive line 16 and also to the input of the inverter 64, at whose output the PWM signal 56 is generated which controls the semiconductor switching element 14.

Arbeitsweise von Fig. 2How Fig. 2 works

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dreiecksgenerators 60 wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Dort sind drei Potentiale angegeben, nämlich das Potential P1 am Minuseingang 76 des Komparators 66 (z.B. LM 2901), das Potential P2 an dessen Pluseingang 72, und das Potential P3 an dessen Ausgang 68.To explain the operation of the triangle generator 60, reference is made to Fig. 2. Three potentials are indicated there, namely the potential P1 at the negative input 76 of the comparator 66 (e.g. LM 2901), the potential P2 at its positive input 72, and the potential P3 at its output 68.

Beim Einschalten der Anordnung wird zunächst durch den (entladenen) Kondensator 78 (z.B. 1 nF) das Potential P1 auf dem Potential der Minusleitung 20 gehalten. Dies entspricht der Anfangsbedingung für einen Reset. Das Potential P3 nimmt folglich den Wert der Plusleitung 16 an, da in diesem Fall das Potential des Pluseingangs 72 des Komparators 66 höher ist als das Potential des Minuseingangs 76. Der Kondensator 78 beginnt deshalb, sich über die Widerstände 80 und 74 zu laden. Dies ist in Fig. 3 der ansteigende Teil 87 des Dreieckssignals 88, welches dem Potential P1, also der Spannung am Kondensator 78, entspricht. Das Potential P2 ergibt sich ausWhen the arrangement is switched on, the potential P1 is initially held at the potential of the negative line 20 by the (discharged) capacitor 78 (e.g. 1 nF). This corresponds to the initial condition for a reset. The potential P3 therefore takes on the value of the positive line 16, since in this case the potential of the positive input 72 of the comparator 66 is higher than the potential of the negative input 76. The capacitor 78 therefore begins to charge via the resistors 80 and 74. In Fig. 3, this is the rising part 87 of the triangular signal 88, which corresponds to the potential P1, i.e. the voltage at the capacitor 78. The potential P2 results from

a) der Parallelschaltung der Widerstände 82, 80 und 70, unda) the parallel connection of resistors 82, 80 and 70, and

b) der Größe des unteren Spannungsteilerwiderstands 84.b) the size of the lower voltage divider resistor 84.

Die Widerstände 82 und 84 sind bevorzugt gleich groß, z.B. je 10 kQ, der Widerstand 70 hat z.B. 4,3 kQ, und der Widerstand 80 z.B. 2,2 kQ. Der Widerstand 74 hat z.B. 22 kO. Bei einer Betriebsspannung von 12 V zwischen den Leitungen 16 und 20 beträgt das Potential P2 in diesem Fall etwa 9 V.The resistors 82 and 84 are preferably the same size, e.g. 10 kQ each, the resistor 70 has e.g. 4.3 kQ, and the resistor 80 e.g. 2.2 kQ. The resistor 74 has e.g. 22 kO. With an operating voltage of 12 V between the lines 16 and 20, the potential P2 in this case is about 9 V.

Durch das Aufladen des Kondensators 78 wird schließlich das Potential P1 höher als das Potential P2, und dadurch schaltet der Ausgang 68 auf das Potential der Minusleitung 20 um, d.h. das Potential P3 macht einen Sprung in negativer Richtung. Deshalb beginnt nun der Kondensator 78, sich über den Widerstand 74 zu entladen, und dies ist in Fig. 3 der abfallende Teil 89 des Dreieckssignals 88. Das Potential P2, also der Schwellwert des Komparators 66, ändert sich hierdurch ebenfalls, und ergibt sich nun ausBy charging the capacitor 78, the potential P1 finally becomes higher than the potential P2, and as a result the output 68 switches to the potential of the negative line 20, i.e. the potential P3 makes a jump in the negative direction. Therefore the capacitor 78 now begins to discharge via the resistor 74, and this is the falling part 89 of the triangular signal 88 in Fig. 3. The potential P2, i.e. the threshold value of the comparator 66, also changes as a result and is now given by

a) der Parallelschaltung der Widerstände 84 und 70, unda) the parallel connection of resistors 84 and 70, and

b) dem Spannungsteilerwiderstand 80.
Dieses neue Potential P2 beträgt etwa 2 V.
b) the voltage divider resistor 80.
This new potential P2 is about 2 V.

Fällt durch die Entladung des Kondensators 78 das Potential P1 unter das Potential P2, so schaltet der Komparator 66 wieder auf "Ein", d.h. das Potential P3 an seinem Ausgang wird wieder hoch.If the potential P1 falls below the potential P2 due to the discharge of the capacitor 78, the comparator 66 switches back to "on", i.e. the potential P3 at its output becomes high again.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich periodisch, und das Potential P1 steigt deshalb wieder an bis zum Potential P2, das durch die Widerstände 80, 70 und 82 bestimmt ist. Danach springt das Potential P3 am Ausgang 68 desThe process described repeats itself periodically, and the potential P1 therefore rises again to the potential P2, which is determined by the resistors 80, 70 and 82. Then the potential P3 jumps at the output 68 of the

Komparators wieder auf das Potential der Minusleitung, etc. Hierdurch entsteht das Dreieckssignal 88 mit einer Frequenz von z.B. 20 kHz.Comparator back to the potential of the negative line, etc. This creates the triangular signal 88 with a frequency of e.g. 20 kHz.

Die Ladezeit des Kondensators 78 ergibt sich durch die Reihenschaltung der Widerstände 80 und 74. Seine Entladezeit ergibt sich durch den Widerstand 74. Das Potential P2 am Pluseingang 72 schwankt bei den beschriebenen Werten etwa zwischen +9 V und +2 V und liegt etwa symmetrisch zu einer mittleren Spannung von ca. 5,5 V1 die etwa der halben Spannung zwischen den Leitungen 16 und 20 entspricht. Eine kleine Unsymmetrie des Signals 88 ergibt sich durch den Widerstand 80.The charging time of the capacitor 78 is determined by the series connection of the resistors 80 and 74. Its discharging time is determined by the resistor 74. The potential P2 at the positive input 72 fluctuates at the values described between approximately +9 V and +2 V and is approximately symmetrical to an average voltage of approximately 5.5 V 1 which corresponds to approximately half the voltage between the lines 16 and 20. A small asymmetry of the signal 88 is caused by the resistor 80.

Wesentlich erscheint, daß ein PWM-Verhältnis von 0 % bereits bei einem Stellsignal U26 von +2 V und darunter erreicht wird, so daß also im gesamten Stellsignalbereich 86 von 0 V bis +2 V der Motorstrom auf Null gehalten wird. Dies ist besonders wichtig bei einer Strombegrenzung der dargestellten Art, da auch bei einem hohen Wert des Signals um am Meßwiderstand 18, also einem hohen Motorstrom imot. das Stellsignal U26 am Ausgang des T-Filters 46, das dem Minuseingang 26 des Komparators 62 zugeführt wird, nicht völlig bis auf das Potential der Minusleitung 20 fällt, sondern etwas positiv bleibt. Diese kleine Restspannung liegt aber dann im Stellsignalbereich von 0 bis +2 V, innerhalb dessen das PWM-Verhältnis auf 0 % eingestellt wird, so daß die Strombegrenzung trotz solcher kleinen Restspannungen sicher funktioniert. Anders gesagt, fällt im Betrieb das Potential P1 am Pluseingang des Komparators 62 nicht unter +2 V, so daß jedes Potential am Minuseingang 26 dieses Komparators, das unter +2 V liegt, ein Tastverhältnis des PWM-Signals 98 von 0 % zur Folge hat.It seems essential that a PWM ratio of 0% is already achieved with a control signal U26 of +2 V and below, so that the motor current is kept at zero in the entire control signal range 86 from 0 V to +2 V. This is particularly important with a current limitation of the type shown, since even with a high value of the signal um at the measuring resistor 18, i.e. a high motor current imot., the control signal U26 at the output of the T-filter 46, which is fed to the negative input 26 of the comparator 62, does not fall completely to the potential of the negative line 20, but remains slightly positive. This small residual voltage is then in the control signal range from 0 to +2 V, within which the PWM ratio is set to 0%, so that the current limitation works reliably despite such small residual voltages. In other words, during operation the potential P1 at the positive input of the comparator 62 does not fall below +2 V, so that any potential at the negative input 26 of this comparator which is below +2 V results in a duty cycle of the PWM signal 98 of 0 %.

Im normalen Betrieb bewirkt die Strombegrenzung nur eine Reduzierung des Motorstroms, d.h. das Potential U26 am Punkt 26 liegt dann im Bereich oberhalb 2 V entsprechend einem Tastverhältnis k von größer als Null %, aber das Tastverhältnis wird durch das Einsetzen der Strombegrenzung in Richtung zu einem niedrigeren Wert verschoben.In normal operation, the current limitation only causes a reduction in the motor current, i.e. the potential U26 at point 26 is then in the range above 2 V, corresponding to a duty cycle k of greater than zero %, but the duty cycle is shifted towards a lower value by the use of the current limitation.

Durch den Offsetbereich 86 wird auch vermieden, daß bei Transistoren 42 mitThe offset range 86 also prevents transistors 42 with

stärkeren Toleranzabweichungen eine fehlerhafte Strombegrenzung auftritt.Larger tolerance deviations result in faulty current limitation.

Im Betrieb erzeugt der Dreiecksoszillator 60 also die in Fig. 3a dargestellte dreieckförmige Spannung 88. Je nach der Höhe des Potentials U26 am Minuseingang 26 des Komparators 62 erhält man am Ausgang des Komparators 62 Rechteckimpulse 98, die umso kürzer werden, je höher das Potential U26 wird. Die Höhe dieses Potentials bestimmt also das Tastverhältnis der Impulse 98, und durch das Invertierglied 64 werden diese Impulse invertiert, und man erhält dann am Ausgang des Invertierglieds 64 die PWM-Impulse 56, deren Tastverhältnis k, das unten in Fig. 3 definiert ist, ebenfalls von der Höhe des Signals am Minuseingang 26 abhängt. Wird dieses Signal positiver, so nimmt das Tastverhältnis und damit der Motorstrom zu, und wird dieses Signal negativer, so nimmt das Tastverhältnis und damit der Motorstrom ab.During operation, the triangular oscillator 60 therefore generates the triangular voltage 88 shown in Fig. 3a. Depending on the level of the potential U26 at the negative input 26 of the comparator 62, rectangular pulses 98 are obtained at the output of the comparator 62, which become shorter the higher the potential U26 becomes. The level of this potential therefore determines the duty cycle of the pulses 98, and these pulses are inverted by the inverter 64, and the PWM pulses 56 are then obtained at the output of the inverter 64, the duty cycle k of which, which is defined below in Fig. 3, also depends on the level of the signal at the negative input 26. If this signal becomes more positive, the duty cycle and thus the motor current increases, and if this signal becomes more negative, the duty cycle and thus the motor current decreases.

Im Normalbetrieb wird dem Minuseingang 26 über den hochohmigen Widerstand 28 {z.B. 400 kQ) ein positives erstes Stellsignal Ujn zugeführt, entweder ein konstantes Signal, oder ein Signal von einem Drehzahlregler 32. Dieses bestimmt dann das Tastverhältnis des PWM-Signals 56.In normal operation, a positive first control signal Uj n is fed to the negative input 26 via the high-resistance resistor 28 (e.g. 400 kΩ) , either a constant signal or a signal from a speed controller 32. This then determines the duty cycle of the PWM signal 56.

Nimmt jedoch der Strom durch den Motor 12 über einen bestimmten Grenzwert hinaus zu, so wird der Transistor 42 leitend, und dadurch entsteht am Eingang 26 ein zweites Stellsignal, d.h. das Potential an diesem Eingang verschiebt sich in negativer Richtung, weil ein Strom vom Eingang 26 über den Transistor 42 zur Minusleitung 20 fließt. Dadurch nimmt das Tastverhältnis k der PWM-Impulse 56 ab, und zwar umso mehr, je höher der Motorstrom wird. Auf diese Weise erhält man eine sanfte Strombegrenzung, die praktisch in analoger Weise arbeitet und keine zusätzlichen Motorgeräusche oder zusätzlichen EMV-Störungen verursacht.However, if the current through the motor 12 increases beyond a certain limit, the transistor 42 becomes conductive and this creates a second control signal at the input 26, i.e. the potential at this input shifts in a negative direction because a current flows from the input 26 via the transistor 42 to the negative line 20. As a result, the duty cycle k of the PWM pulses 56 decreases, and the more so the higher the motor current becomes. In this way, a gentle current limitation is obtained that works in a practically analog manner and does not cause any additional motor noise or additional EMC interference.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor 100. Bei der dargestellten Version ist dies ein dreisträngiger, sechspulsiger Motor, wobei zur Definition dieser Begriffe Bezug genommen wird auf den Aufsatz von Dr. Rolf Müller in asr-digest fürFig. 4 shows the application of the invention to a brushless DC motor 100. In the version shown, this is a three-phase, six-pulse motor, whereby for the definition of these terms reference is made to the article by Dr. Rolf Müller in asr-digest for

angewandte Aniriebstechnik, 1977, S. 27 bis 31. Die drei Stränge sind mit 101, 102 und 103 bezeichnet, und der permanentmagnetische Rotor ist bei 104 symbolisch angedeutet. Ferner sind drei Hallgeneratoren 105, 106 und 107 ebenfalls nur in schematischer Weise angedeutet. Zur Stromversorgung der drei Stränge 101, 102, und 103 dient eine Voilbrückenschaltung mit drei pnp-Transistoren 110, 111, 112 in den oberen Brückenzweigen und drei npn-Transistoren 115, 116, 117 in den unteren Brückenzweigen. Die Brückenschaltung ist mit 120 bezeichnet und bewirkt, daß den drei Strängen des Motors 100 pro Rotordrehung von 360° el sechs Statorstromimpulse zugeführt werden, weshalb man einen solchen Motor als sechspulsig bezeichnet. Selbstverständlich ist darauf hinzuweisen, daß sich eine erfindungsgemäße Anordnung für jede Art von elektronisch kommutiertem Motor eignet, und daß dies nur ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist.applied drive technology, 1977, pp. 27 to 31. The three strands are designated 101, 102 and 103, and the permanent magnet rotor is symbolically indicated at 104. Furthermore, three Hall generators 105, 106 and 107 are also only indicated schematically. A full bridge circuit with three pnp transistors 110, 111, 112 in the upper bridge branches and three npn transistors 115, 116, 117 in the lower bridge branches is used to supply power to the three strands 101, 102 and 103. The bridge circuit is designated 120 and causes the three phases of the motor 100 to be supplied with six stator current pulses per rotor rotation of 360° el, which is why such a motor is referred to as a six-pulse motor. It should of course be pointed out that an arrangement according to the invention is suitable for any type of electronically commutated motor and that this is only one embodiment of the invention.

Der Strang 101 ist an die Verbindung zwischen den Transistoren 112 und angeschlossen, der Strang 102 an die Verbindung zwischen den Transistoren 111 und 116, und der Strang 103 an die Verbindung zwischen den Transistoren 110 und 115. Die Stränge sind hier im Stern geschaltet, jedoch wäre ebenso eine Dreieckschaltung möglich.The strand 101 is connected to the connection between the transistors 112 and , the strand 102 to the connection between the transistors 111 and 116, and the strand 103 to the connection between the transistors 110 and 115. The strands are connected in a star here, but a delta connection would also be possible.

Zur Steuerung der Transistoren der Brückenschaltung 120 dient, wie dargestellt, eine Kommutierungssteuerung 124 üblichen Aufbaus, der auch die Ausgangssignale der drei Hallgeneratoren 105, 106 und 107 zugeführt werden. Femer erhält diese Kommutierungssteuerung 124 das PWM-Signal 56 vom PWM-Steller 24 zugeführt, und die impulsförmigen Ströme durch die einzelnen Transistoren der Brückenschaltung 120 werden also kürzer, wenn das Tastverhältnis k dieses PWM-Signals abnimmt.As shown, a commutation control 124 of conventional design is used to control the transistors of the bridge circuit 120, to which the output signals of the three Hall generators 105, 106 and 107 are also fed. Furthermore, this commutation control 124 receives the PWM signal 56 from the PWM controller 24, and the pulse-shaped currents through the individual transistors of the bridge circuit 120 therefore become shorter when the duty cycle k of this PWM signal decreases.

Um eine Strombegrenzung durch das PWM-Signai 56 auch bei einem Bremsvorgang zu ermöglichen, enthält jeder Brückenzweig seinen eigenen Meßwiderstand für die Strommessung in diesem Brückenzweig. Dies ist deshalb erforderlich, weil z.B. bei einem Bremsvorgang die oberen Brückentransistoren 110, 111 und 112 durch die Kommutierungssteuerung gesperrt werden und die unteren Brückentransistoren 115, 116 und 117 leitend gesteuert werden. Durch die PWM-Signale 56 werden die unterenIn order to enable current limitation by the PWM signal 56 even during a braking process, each bridge branch contains its own measuring resistor for measuring the current in this bridge branch. This is necessary because, for example, during a braking process, the upper bridge transistors 110, 111 and 112 are blocked by the commutation control and the lower bridge transistors 115, 116 and 117 are controlled to be conductive. The lower

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Brückentransistoren 115, 116, 117 je nach der Höhe des gewünschten Bremsstromes gleichzeitig mit dem jeweiligen Tastverhältnis k aus- und eingeschaltet, wobei dann Bremsströme über die Dioden 110', 111' und 112' fließen, welche zu den Transistoren 110, 111 und 112 antiparallel geschaltet sind.Bridge transistors 115, 116, 117 are switched on and off simultaneously with the respective duty cycle k depending on the level of the desired braking current, with braking currents then flowing via the diodes 110', 111' and 112', which are connected anti-parallel to the transistors 110, 111 and 112.

In Reihe mit den Transistoren 112 und 117 liegt ein Meßwiderstand 128; in Reihe mit den Transistoren 111 und 116 liegt ein Meßwiderstand 129; in Reihe mit den Transistoren 110 und 115 liegt ein Meßwiderstand 130. Die an diese Meßwiderstände angeschlossenen Schaltungen sind identisch, weshalb nur die Schaltung beschrieben wird, die an den Meßwiderstand 130 angeschlossen ist. Von diesem führt ein Widerstand 132 zur Basis eines npn-Transistors 134, wobei ein als Vorfilter dienender Kondensator 136 zwischen dieser Basis und der Minusleitung 20 angeordnet ist. Der Emitter des Transistors 134 ist mit der Minusleitung 20 verbunden. Sein Kollektor ist mit einem Knotenpunkt 138 verbunden.A measuring resistor 128 is connected in series with transistors 112 and 117; a measuring resistor 129 is connected in series with transistors 111 and 116; a measuring resistor 130 is connected in series with transistors 110 and 115. The circuits connected to these measuring resistors are identical, which is why only the circuit connected to the measuring resistor 130 is described. From this, a resistor 132 leads to the base of an npn transistor 134, with a capacitor 136 serving as a pre-filter being arranged between this base and the negative line 20. The emitter of the transistor 134 is connected to the negative line 20. Its collector is connected to a node 138.

Die entsprechenden Schaltelemente für die Meßwiderstände 129 und 128 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, aber mit einem nachgestellten Apostroph bzw. mit zwei nachgestellten Apostrophen. Die Kollektoren der Transistoren 1341 und 134" sind ebenfalls mit dem Knotenpunkt 138 verbunden. Zwischen dem Knotenpunkt 138 und dem Eingang 26 des PWM-Stellers liegt das T-Filter 46, dessen Aufbau identisch ist mit dem T-Filter 46 der Fig. 1.The corresponding switching elements for the measuring resistors 129 and 128 are designated with the same reference numerals, but with a trailing apostrophe or with two trailing apostrophes. The collectors of the transistors 134 1 and 134" are also connected to the node 138. Between the node 138 and the input 26 of the PWM controller is the T-filter 46, the structure of which is identical to the T-filter 46 in Fig. 1.

Arbeitsweise von Fig. 4How Fig. 4 works

Solange am Eingang 26 des PWM-Stellers nur das erste Stellsignal Ujn wirksam ist, wird das Tastverhältnis des PWM-Signals 56 nur durch dieses erste Stellsignal beeinflußt, und die Transistoren der Brückenschaltung 120 werden entsprechend diesem Tastverhältnis kürzer oder länger eingeschaltet. Wird z.B. das erste Stellsignal von einem Drehzahlregler (32 in Fig. 1) erzeugt, so wird das Tastverhältnis verkleinert, wenn die Drehzahl zu hoch ist, und es wird vergrößert, wenn die Drehzahl zu niedrig ist.As long as only the first control signal Uj n is active at the input 26 of the PWM controller, the duty cycle of the PWM signal 56 is only influenced by this first control signal, and the transistors of the bridge circuit 120 are switched on for a shorter or longer period according to this duty cycle. If, for example, the first control signal is generated by a speed controller (32 in Fig. 1), the duty cycle is reduced if the speed is too high and it is increased if the speed is too low.

Wird der Strom in einem der Zweige der Brückenschaitung 120 zu hoch, so trittIf the current in one of the branches of the bridge circuit 120 becomes too high,

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an dem betreffenden Meßwiderstand 128, 129 oder 130 eine entsprechend hohe Spannung auf, welche den zugeordneten Transistor 134, 134' oder 134" leitend macht. Diese drei Transistoren sind so ausgesucht, daß sie bei derselben Basis-Emitter-Schwellenspannung einschalten und dann das Potential des Knotenpunkts 138 entsprechend reduzieren, umso mehr, je höher die Spannung am zugehörigen Meßwiderstand wird. Diese Reduzierung des Potentials des Knotenpunkts 138 bewirkt eine entsprechende Reduzierung des Potentials des Eingangs 26 des PWM-Stellers, d.h. am Ausgang des T-Filters 46 erhält man auch hier ein zweites Stellsignal, welches dem ersten Stellsignal hierarchisch übergeordnet ist und deshalb das Tastverhältnis des PWM-Stellers 24 steuert. Dieses Tastverhältnis k wird hierdurch kleiner, so daß der Strom durch den Motor 100 reduziert wird, wodurch man die gewünschte Strombegrenzung erhält.a correspondingly high voltage is applied to the relevant measuring resistor 128, 129 or 130, which makes the associated transistor 134, 134' or 134" conductive. These three transistors are selected so that they switch on at the same base-emitter threshold voltage and then reduce the potential of node 138 accordingly, the more the higher the voltage at the associated measuring resistor becomes. This reduction in the potential of node 138 causes a corresponding reduction in the potential of input 26 of the PWM controller, i.e. at the output of T-filter 46, a second control signal is also obtained here, which is hierarchically superior to the first control signal and therefore controls the duty cycle of PWM controller 24. This duty cycle k is thereby reduced, so that the current through motor 100 is reduced, thereby achieving the desired current limitation.

Es ist darauf hinzuweisen, daß durch das T-Filter 46 eine wesentliche Verbesserung der Strombegrenzung erreicht wird. Dies hat seinen Grund darin, daß die Signale an den Meßwiderständen 128, 129 und 130 impulsförmig sind, und daß zusätzlich bei den Schaltvorgängen entsprechende Stromspikes auftreten, welche durch das T-Filter 46 ausgefiltert werden.It should be noted that the T-filter 46 achieves a significant improvement in current limitation. The reason for this is that the signals at the measuring resistors 128, 129 and 130 are pulse-shaped and that, in addition, corresponding current spikes occur during the switching processes, which are filtered out by the T-filter 46.

in Fig. 3a ist links oben das Tastverhältnis k angegeben, das zwischen 0 % und 100 % liegen kann, je nach der Höhe des Potentials U26 am Eingang 26. Ein Wert von k = 0 % entspricht dabei z.B. einem Stellsignal u26 von +2 V, und von 100 % einem Stellsignal von +9 V. Ebenso ist dort der maximale Signalbereich 85 des Stellsignals u26 am Eingang 26 angegeben, der größer ist und der z.B. von 0 V entsprechend 0 % bis 12 V entsprechend 100 % geht. Dieser Offset des Dreieckssignals 88 wirkt sich gerade bei einer Strombegrenzung sehr positiv aus.In Fig. 3a, the duty cycle k is shown at the top left, which can be between 0% and 100%, depending on the level of the potential U26 at input 26. A value of k = 0% corresponds, for example, to a control signal u 2 6 of +2 V, and 100% to a control signal of +9 V. The maximum signal range 85 of the control signal u 2 6 at input 26 is also shown there, which is larger and goes, for example, from 0 V corresponding to 0% to 12 V corresponding to 100%. This offset of the triangular signal 88 has a very positive effect, especially when limiting current.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich. Z.B. wird es vielfach zweckmäßig sein, für den PWM-Steller 24 eine vom Motor 12 getrennte, geregelte Stromversorgung bereitzustellen.Naturally, numerous variations and modifications are possible within the scope of the present invention. For example, it will often be expedient to provide a regulated power supply for the PWM controller 24 that is separate from the motor 12.

Claims (11)

SchutzansprücheProtection claims 1. Anordnung für einen über mindestens einen Halbleiterschalter (14) mit Strom versorgten Motor (12),1. Arrangement for a motor (12) supplied with power via at least one semiconductor switch (14), mit einem von einem Stellsignal (Ujn, U26) steuerbaren PWM-Stelier (24), der bei einer Änderung dieses Stellsignals innerhalb eines vorgegebenen Steilsignalbereichs (Fig. 3a: 84) sein Tastverhältnis (k) ändert und dazu dient, abhängig von der Höhe des Stellsignals den mindestens einen Halbleiterschalter (14) mit einem von der Größe des Stellsignals abhängigen Tastverhältnis (k) aus- und einzuschalten, mit einer ersten Anordnung (30; 32) zum Erzeugen eines ersten Stellsignals für den PWM-Steller (24),with a PWM controller (24) which can be controlled by a control signal (Uj n , U26) and which changes its duty cycle (k) when this control signal changes within a predetermined control signal range (Fig. 3a: 84) and serves to switch the at least one semiconductor switch (14) on and off with a duty cycle (k) dependent on the size of the control signal, with a first arrangement (30; 32) for generating a first control signal for the PWM controller (24), und mit einer von einem Motorparameter gesteuerten Vorrichtung (18, 42, 46), welche bei einem vorgegebenen Wert oder Wertebereich des Motorparameters das erste Stellsignal (Ujn) für die Steuerung des Tastverhältnisses des PWM-Stellers (24) mindestens nahezu unwirksam macht.and with a device (18, 42, 46) controlled by a motor parameter, which, at a predetermined value or value range of the motor parameter, makes the first actuating signal (Uj n ) for controlling the duty cycle of the PWM actuator (24) at least almost ineffective. 2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welchem der vorgegebene Stellsignalbereich (84) des PWM-Stellers (24) einen Offset (86) zur Spannung Null aufweist, so daß bei Werten des Stellsignals (Ujn, U26), die innerhalb dieses Offsets (86) liegen, ein Tastverhältnis (k) von 0 % eingestellt wird.2. Arrangement according to claim 1, in which the predetermined control signal range (84) of the PWM controller (24) has an offset (86) to the voltage zero, so that for values of the control signal (Uj n , U26) which lie within this offset (86), a duty cycle (k) of 0% is set. 3. Anordnung nach Anspruch 2, bei welcher der PWM-Steller (24) einen Dreiecksgenerator (60) und einen Komparator (62) aufweist, dessen einem Eingang (90) eine Dreiecksspannung (88) vom Dreiecksgenerator (60) und dessen anderem Eingang (26) das Stellsignal (Ujn, U26) zuführbar ist.3. Arrangement according to claim 2, in which the PWM controller (24) has a triangular generator (60) and a comparator (62), to one input (90) of which a triangular voltage (88) from the triangular generator (60) can be fed and to the other input (26) of which the control signal (Uj n , U26) can be fed. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher ein Dreieckssignal (88) des Dreiecksgenerators (60) im Betrieb zwischen einem von Null4. Arrangement according to claim 2 or 3, in which a triangular signal (88) of the triangular generator (60) in operation is between a value of zero verschiedenen Mindestwert (91) und einem von Null verschiedenen Maximalwert (93) oszilliert.different minimum value (91) and a maximum value different from zero (93). 5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher der Dreiecksgenerator (60) einen Komparator (66) aufweist, dessen Ausgang (68) über eine Gegenkopplung (74) mit dem Minuseingang (76) und über eine Mitkopplung (70) mit dem Pluseingang (72) verbunden ist, und dem Minuseingang (76) ein Ladekondensator (78) zugeordnet ist.5. Arrangement according to one or more of claims 2 to 4, in which the triangle generator (60) has a comparator (66), the output (68) of which is connected to the negative input (76) via a negative feedback (74) and to the positive input (72) via a positive feedback (70), and a charging capacitor (78) is assigned to the negative input (76). 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Motorparameter ein Motorstrom (imot) ist, und bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes dieses Motorstroms das Tastverhältnis (k) des PWM-Stellers (24) reduziert wird.6. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which the motor parameter is a motor current (i mo t), and when a predetermined value of this motor current is exceeded, the duty cycle (k) of the PWM controller (24) is reduced. 7. Anordnung nach Anspruch 6, bei welcher zur Erfassung des Motorstroms ein Meßwiderstand (18; 128, 129, 130) vorgesehen ist, und die Spannung an diesem Meßwiderstand dem Eingang eines bei einer vorgegebenen Schwellenspannung ansprechenden Transistors (42), oder dem Eingang eines Komparators, zuführbar ist.7. Arrangement according to claim 6, in which a measuring resistor (18; 128, 129, 130) is provided for detecting the motor current, and the voltage at this measuring resistor can be fed to the input of a transistor (42) responding at a predetermined threshold voltage, or to the input of a comparator. 8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher zwischen einer Strommeßvorrichtung (18, 42) für den Motorstrom und dem Eingang (26) des PWM-Stellers (24) mindestens ein Filter (46) vorgesehen ist.8. Arrangement according to claim 6 or 7, in which at least one filter (46) is provided between a current measuring device (18, 42) for the motor current and the input (26) of the PWM controller (24). 9. Anordnung nach Anspruch 8, bei welcher ein T-Filter (46) vorgesehen ist.9. Arrangement according to claim 8, in which a T-filter (46) is provided. 10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9 für einen elektronisch kommutierten Motor mit mehreren Strängen, die über eine Brückenschaltung (120) gespeist sind, wobei separate Strommeßschaitungen für einzelne Brückenzweige vorgesehen sind, und die Ausgangssignale der Strommeßschaltungen den PWM-Steller (24) beeinflussen.10. Arrangement according to one or more of claims 6 to 9 for an electronically commutated motor with several strands which are fed via a bridge circuit (120), wherein separate current measuring circuits are provided for individual bridge branches, and the output signals of the current measuring circuits influence the PWM controller (24). 11. Anordnung nach Anspruch 10, bei welcher sowohl den einzelnen11. Arrangement according to claim 10, in which both the individual Strommeßschaitungen wie deren gemeinsamem Ausgangssignal Filteranordnungen {46, 136, 136', 136") zugeordnet sind.Current measuring circuits whose common output signal is assigned to filter arrangements {46, 136, 136', 136").
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001059921A1 (en) * 2000-02-07 2001-08-16 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Arrangement for supplying a user, especially a d.c. motor, that consumes power in a non-continuous manner from a d.c. system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001059921A1 (en) * 2000-02-07 2001-08-16 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Arrangement for supplying a user, especially a d.c. motor, that consumes power in a non-continuous manner from a d.c. system

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Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 19961002

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 19990624

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years

Effective date: 20020515

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

Effective date: 20040521

R071 Expiry of right