DE3014985C2

DE3014985C2 -

Info

Publication number: DE3014985C2
Application number: DE3014985A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokio/Tokyo Jp Watanabe; Hachiro Fussa Tokio/Tokyo Jp Makabe
Original assignee: JANOME SEWING MACHINE CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: JANOME SEWING MACHINE CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1991-06-06
Also published as: DE3014985A1; JPS5534892A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Elektromotors aus einer Gleichspannungsquelle über eine aus vier Halbleiterschaltern gebildete Brückenschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bevorzugtes, aber nicht ausschließliches Anwendungsgebiet der Erfindung sind Steuermotoren, beispielsweise Impulsmotoren oder Gleich strommotoren, insbesondere für Nähmaschinen.The invention relates to a circuit arrangement for driving an electric motor from a DC voltage source via a Bridge circuit formed from four semiconductor switches according to the preamble of claim 1. Preferred, but not the exclusive scope of the invention are control motors, for example pulse motors or equal electric motors, in particular for sewing machines.

Eine Anordnung dieser Gattung ist aus der DE-OS 22 33 188 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung, die für einen Gleich strom-Nebenschlußmotor für Impulssteuerung und umsteuerbare Drehrichtung ausgelegt ist, werden Drosselspulen angewendet, denen Dioden oder Widerstände antiparallel geschaltet sind, um den Kurzschlußstrom zu begrenzen, der beim Umsteuern der Brücke durch die Sperrverzugsladung der Leistungstransistoren in den Brückenzweigen verursacht wird. Solche Drosselspulen und gegebenenfalls die erwähnten Widerstände benötigen rela tiv viel Raum bzw. erzeugen Verlustleistung, die als Wärme abgeführt werden muß. Auch die Unterbringung von Teilen einer Elektromotor-Ansteuer schaltung in einem gemeinsamen Block ist an sich bekannt, z. B. aus der DE-OS 19 54 409; die dort offenbarte Schal tungsanordnung enthält jedoch ebenfalls stark verlustbehaf tete Bauteile, wie Widerstände, innerhalb des Schaltungs block.An arrangement of this type is known from DE-OS 22 33 188. In this known circuit arrangement, the same current shunt motor for pulse control and reversible Choke coils are used, which diodes or resistors are connected in anti-parallel, to limit the short-circuit current that when reversing the Bridge through the reverse delay charging of the power transistors is caused in the bridge branches. Such choke coils and possibly the resistors mentioned require rela tiv a lot of space or generate power dissipation that as heat must be dissipated. Also the accommodation of parts of an electric motor control circuit in a common block is known per se, for. B. from DE-OS 19 54 409; the scarf revealed there However, the arrangement also contains a high degree of loss tte components, such as resistors, within the circuit block.

Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei herkömmlichen Impulstreiberschaltungen, die in Verbindung mit mehreren Widerständen arbeiten und bei denen man die Spannung der speisenden Energiequelle erhöhten mußte, um den Spannungs abfall, der aufgrund dieser Widerstände auftritt, zu kompen sieren, damit die Zeitkonstante des Motors herabgesetzt und das Ansprechen des Motors im Startaugenblick verbessert werden. Es wurden hier Konstantstromschaltungen verwendet, bei denen mit dem Motor Transistoren in Reihe liegen, um damit die Anlaufeigenschaft des Motors zu verbessern und die Spannungsabfälle aufgrund der erhöhten Stromaufnahme während des Motoranlaufes zu verringern. Diese Einrichtungen bedingen jedoch erhöhten Stromverbrauch aufgrund der Widerstände und Transistoren, und mit der erhöhten Verlustleistung tritt auch verstärkt Verlustwärme auf. Solche Einrichtungen werden klo big, da sie einen Lüfter benötigen. Nicht zuletzt sind sie auch nicht für den Einsatz in Verbindung mit Gleichstrommoto ren brauchbar.Similar problems arise with conventional pulse driver circuits used in conjunction with several resistors work and where you have the voltage the feeding power source had to increase the voltage to compensate for any drop due to these resistances so that the time constant of the motor is reduced and improved engine response at the start will. Constant current circuits were used here where there are transistors in series with the motor, um to improve the starting properties of the motor and the Voltage drops due to increased power consumption during the motor start-up. These facilities require however increased power consumption due to the resistors and Transistors, and with the increased power dissipation also occurs increases heat loss. Such facilities are loo big because they need a fan. Last but not least, they are also not for use in connection with DC motor usable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ansteuerschaltung der hier in Rede stehenden Gattung für einen Elektromotor so auszubilden, daß sie vielseitig als einheitlicher Schaltungsblock, vorzugsweise sogar in inte grierter Bauweise, für unterschiedliche Typen von Elektromo toren, z. B. Gleichstrommotoren und Schrittmotoren, und auch unterschiedliche Betriebsarten, z. B. Impulsbetrieb oder kon tinuierlicher Betrieb, anwendbar ist. Die zur Lösung dieser Aufgabe führenden Merkmale sind im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 aufgeführt.The object of the present invention is a Control circuit of the type in question for to train an electric motor so that it is versatile uniform circuit block, preferably even in inte Grier construction, for different types of Elektromo goals, e.g. B. DC motors and stepper motors, and also different operating modes, e.g. B. pulse operation or con continuous operation, is applicable. The one to solve this Features leading to the task are in the labeling section of the Claim 1 listed.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich gegen über dem Stand der Technik dadurch aus, daß dank ihrer beson deren Konfiguration und der Verbindung ausgesuchter Schal tungspunkte mit einer Vielzahl von Klemmen, die von außen zugänglich sind, universelle Einsatz- und Betriebsmöglichkei ten vorhanden sind, ohne den internen Aufbau der Schaltungs anordnung von Fall zu Fall modifizieren zu müssen. Ein weite rer Vorteil besteht darin, daß sich hohe Verlustleistungen aus der Schaltungsanordnung fernhalten lassen und trotzdem der Speisestrom für den anzutreibenden Elektromotor gut geleitet werden kann. Die letztgenannten Vorteile werden noch verstärkt durch vorteilhafte Ausgestaltungen, wie sie in den Unteransprüchen 2 und 3 gekennzeichnet sind.The circuit arrangement according to the invention stands out above the state of the art in that thanks to their particular their configuration and the connection of selected scarf points with a variety of terminals, which are from the outside are accessible, universal application and operating options are present without the internal structure of the circuit order to be modified from case to case. A wide one rer advantage is that there are high power losses keep out of the circuit arrangement and still the feed current is good for the electric motor to be driven can be directed. The latter advantages are still there reinforced by advantageous refinements such as those in the Subclaims 2 and 3 are marked.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung besitzt äußere Klemmen, mit denen nicht nur der die elektrische Antriebslei stung bereitstellende Teil und ein die Antriebsbefehlssignale (Steuersignale) erzeugende Teil, sondern auch ein Vergleichs steuerteil angeschlossen werden kann, welcher die Motordreh zahl oder die Leistungsquelle erfaßt oder abtastet und mit den Antriebsbefehlssignalen vergleicht, so daß der Schal tungsblock selbst elektronisch gesteuert wird, ohne daß in der Schaltung elektrische Verlustleistung auftritt, wobei ausgezeichnete Steuerungseigenschaften erzielt werden. Eine entsprechende Ausführungsform wird nachstehend, als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung, in Verbindung mit der Zeich nung näher erläutert. The circuit arrangement according to the invention has outer Terminals with which not only the electric drive line power supply part and a drive command signals (Control signals) generating part, but also a comparison control unit can be connected, which the engine rotation number or the power source recorded or scanned and with compares the drive command signals so that the scarf tion block itself is electronically controlled without in the circuit electrical power loss occurs, wherein excellent control properties can be achieved. A corresponding embodiment is below, as an example to explain the invention, in connection with the drawing tion explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 1 is a circuit diagram of an arrangement according to the invention;

Fig. 2 bis 4 die Zeitverläufe von Spannungen und Strö men in einzelnen Bauteilen zur Erläute rung der Wirkungsweise. FIGS. 2 to 4, the time waveforms of voltages and Strö men in individual components for Erläute tion of the operation.

Innerhalb des Schaltbildes der Fig. 1, das eine Treiberschaltung für einen Elektromotor oder eine elektrische Last darstellt, ist ein Schaltungsblock umrahmt und mit U bezeichnet. An den Klemmen t1 und t2 wird der Elektromotor L angeschlossen. Die Brückenschaltung aus den vier Halbleiterschaltern wird durch die Transistoren Tr4, Tr6, Tr9 und Tr10 gebildet. Der Schaltungsblock U ist in der Lage, die Stromrichtung in einer einzigen Wicklung eines Schritt motors, bestehend aus einer Vielzahl von Phasen, oder der Anker wicklung eines Gleichstrommotors, um die Drehrichtung des Mo tors zu ändern, umzukehren, oder die Größe des Stroms und damit Drehzahl oder Drehmoment des Motors zu steuern. An der Klemme t3 erhält der Schaltungsblock U ein externes erstes Steuersignal Ap; die Klemme t3 ist mit der Basis eines pnp-Transistors Tr1 verbunden, wobei, wenn das Signal Ap L-Pegel hat, der durch den Elektromotor L fließende Strom die Vorwärtsrichtung Ip hat. Einer wei teren Klemme t4 wird ein externes zweites Steuersignal An zugelei tet. Die Klemme t4 ist mit der Basis eines pnp-Transistors Tr2 verbunden. Ist an der Klemme t4 das Signal An L-Pegel, dann fließt im Elektromotor L ein Strom In in Rückwärtsrich tung. Über eine Klemme t5 wird den ersten und zweiten Eingangstransistoren Tr1 und Tr2 ein impulsförmiges Steuersignal Vcc zugeführt, wobei t5 mit den Emitteranschlüssen dieser Transistoren verbunden ist. Eine einseitig geerdete Gleichspannungsquelle E ist mit ihrem anderen Pol mit einer Klemme t6 verbunden. Sie stellt die Leistungsquelle für den Elektromotor L dar. Diese Klemme t6 ist über eine Diode D1 mit einer weiteren Klemme t7 verbunden, die auf den Emitteranschluß eines pnp-Transistors Tr3 geführt ist, für die Zerhackersteuerung des Stroms In in Rück wärtsrichtung, ist außerdem mit dem Kollektor eines npn- Transistors Tr4, darüber hinaus mit dem Emitter eines pnp- Transistors Tr5 für die Zerhackersteuerung des Stroms Ip in Vorwärtsrichtung und mit dem Kollektor eines npn-Transistors Tr6 verbunden. An die Klemme t7 ist von außen die eine Seite eines Kondensators C1 angeschlossen, der zur Aufnahme der elektromagnetischen Energie des Elektromotors dient, welche auf tritt, wenn aufgrund der Zerhackersteuerung der Strom in dem Elektromotor L unterbrochen wird. Eine Klemme t8 steht mit der ande ren Seite des Kondensators C1 sowie mit Erde in Verbindung und ist außerdem über Dioden D2 und D3 mit den Eingangs klemmen t1 bzw. t2 verbunden, so daß für die Entladung der elektromagnetischen Energie des Elektromotors L in der Zeit, in der von der Gleichspannungsquelle E während der Zerhackersteuerperiode der Ströme Ip und In kein Strom fließt, ein geschlossener Kreis gebildet wird. Mit Hilfe eines Widerstandes R1 wird der in dem Elektromotor L fließende Strom erfaßt, und wenn der Elektromotor gesteuert wird, indem der elektrische Strom des Motors rückgekoppelt wird, liegt der Widerstand R1 zwischen einer Klemme t9 und Erde. Ein Komparator CO speist mit seinem Ausgang eine Klemme t10. Für die Steuerung des Elektromotors wird ihm an seinem Umkehreingang (-) eine Dreieckssägezahnwelle von konstanter Höhe und konstanter Frequenz zugeführt, während sein Direkteingang (+) mit der Klemme t9 verbunden ist und seine Eingangswerte von dort über ein Tiefpaßfilter, bestehend aus Widerstand R2 und Kon densator C2, erhält, so daß keine hohen Frequenzen zugeführt werden. Der Komparator gibt ein Ausgangssignal auf Erdungs niveau innerhalb der Zeitspanne ab, wenn das Potential an der Klemme t9 unter dem Spannungswert der Dreieckssägezahn welle liegt, wodurch die Emitter der npn-Transistoren Tr7 und Tr8 auf Erdniveau mit dem Komparator CO verbunden werden, und der betätigt wird, wenn die Basen der Transistoren H-Pe gel haben. Ein npn-Transistor Tr9 wird leitend, wenn der Transistor Tr1 leitend ist, wobei sein Emitter mit der Klemme t9 und sein Kollektor über eine Diode D4 mit der Klemme t1 verbunden sind, so daß hierüber ein Strompfad für den Strom Ip in Vorwärtsrichtung gebildet wird. In gleicher Weise wird ein npn-Transistor Tr10 geschaltet, wenn der Transistor Tr2 geschaltet ist, wobei sein Emitter mit der Klemme t9 und sein Kollektor mit der Klemme t2 über eine Diode D5 verbunden sind, so daß auf diese Weise ein Strom pfad für den Rückwärtsstrom In gebildet wird. Der Transi stor Tr3 liegt mit seiner Basis am Kollektor des Transistors Tr7 über einen Widerstand R3 und wird leitend, wenn der Tran sistor Tr7 leitend wird, wobei er dann den Transistor Tr4 öffnet. Der Emitter des Transistors Tr4 ist mit der Klemme t1 verbunden. In gleicher Weise ist der Transistor Tr5 mit sei ner Basis über einen Widerstand R4 mit dem Kollektor des Transistors Tr8 verbunden und wird leitend, wenn der Transi stor Tr8 leitend wird, so daß er dann den Transistor Tr6 auf Durchgang schaltet. Der Emitter des Transistors Tr6 steht mit der Klemme t2 in Verbindung. Der Transistor Tr7 ist mit seiner Basis mit dem Kollektor des Transistors Tr2 verbunden, so daß er den Transistor Tr2 schaltet, und wenn an der Klemme t10 Erdpotential herrscht, ist Transistor Tr7 geöffnet, wodurch Transistor Tr3 gleichzeitig geöffnet wird. In gleicher Weise ist Transistor Tr8 mit seiner Basis mit dem Kollektor des Transistors Tr1 verbunden, so daß Transistor Tr1 dadurch ge schaltet wird, und wenn die Klemme t10 auf Erdpotential ist, wird Transistor Tr8 geöffnet und schaltet gleichzeitig den Transistor Tr5 auf Durchlaß. Eine Diode D6, die gegenparallel zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors Tr4 geschaltet ist, bildet einen Strompfad für den die elektro magnetische Energie absorbierenden Strom über den Kondensa tor C1 für die Zeit, in der der Strom Ip in Vorwärtsrichtung unterbrochen ist. In gleicher Weise ist eine Diode D7 gegen parallel zwischen den Kollektor und den Emitter des Transi stors Tr6 geschaltet und bildet einen entsprechenden Pfad für die Zeit, wenn der Rückwärtsstrom In unterbrochen ist. Wider stände R5 und R6 liegen zur Stabilisierung des Potentials der Kollektoren während der Sperrzeiten der Transistoren zwischen der Klemme t7 und den Kollektoren der Transistoren Tr9 bzw. Tr10, um so größere elektrische Verluste zu vermeiden. Wider stände R7 bis R16 dienen zum Stabilisieren der Transistoren Tr1 bis Tr8. Wenn die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors als Last L angeschaltet ist, ist es nötig, eine der Drehzahl proportionale Spannung zum Zwecke der Steuerung rückzukoppeln, und der Komparator CO erhält an seinem Direkteingang (+) den Ausgangswert eines unabhängig vorgesehenen Generators und ist dann nicht mit der Klemme t9 verbunden. Dieser Ausgangs wert wird dann auf die gleiche Weise mit einer Standard dreieckswelle verglichen. Die Standarddreieckswelle wird für den Fall vom Gleichspannungspegel geregelt, so daß damit die Drehzahlsteuerung ausgeführt wird. A circuit block is framed and designated by U within the circuit diagram of FIG. 1, which represents a driver circuit for an electric motor or an electrical load. The electric motor L is connected to the terminals t 1 and t 2 . The bridge circuit made up of the four semiconductor switches is formed by the transistors Tr 4 , Tr 6 , Tr 9 and Tr 10 . The circuit block U is able to reverse the current direction in a single winding of a stepping motor consisting of a plurality of phases, or the armature winding of a DC motor to change the direction of rotation of the motor, or the size of the current and thus Control the speed or torque of the engine. At terminal t 3 , circuit block U receives an external first control signal Ap; the terminal t 3 is connected to the base of a pnp transistor Tr 1 , and when the signal Ap is at L level, the current flowing through the electric motor L has the forward direction Ip. A further terminal t 4 is supplied to an external second control signal. Terminal t 4 is connected to the base of a pnp transistor Tr 2 . If the signal An L level at terminal t 4 , then a current In flows in the reverse direction in the electric motor L. A pulse-shaped control signal Vcc is fed to the first and second input transistors Tr 1 and Tr 2 via a terminal t 5 , wherein t 5 is connected to the emitter terminals of these transistors. A DC voltage source E which is grounded on one side is connected with its other pole to a terminal t 6 . It represents the power source for the electric motor L. This terminal t 6 is connected via a diode D 1 to a further terminal t 7 , which is led to the emitter terminal of a pnp transistor Tr 3 , for the chopper control of the current In in the reverse direction , is also connected to the collector of an npn transistor Tr 4 , in addition to the emitter of a pnp transistor Tr 5 for chopper control of the current Ip in the forward direction and to the collector of an npn transistor Tr 6 . To the terminal t 7 , one side of a capacitor C 1 is connected from the outside, which serves to absorb the electromagnetic energy of the electric motor, which occurs when the current in the electric motor L is interrupted due to the chopper control. A terminal t 8 is connected to the other side of the capacitor C 1 and to earth and is also connected via diodes D 2 and D 3 to the input terminals t 1 and t 2 , respectively, so that the electromagnetic energy is discharged Electric motor L in the time in which no current flows from the DC voltage source E during the chopper control period of the currents Ip and In, a closed circuit is formed. With the help of a resistor R 1 , the current flowing in the electric motor L is detected, and when the electric motor is controlled by feeding back the electric current of the motor, the resistor R 1 lies between a terminal t 9 and earth. A comparator CO feeds a terminal t 10 with its output. To control the electric motor, a triangular sawtooth shaft of constant height and constant frequency is fed to its reverse input (-), while its direct input (+) is connected to terminal t 9 and its input values from there via a low-pass filter consisting of resistor R 2 and Kon capacitor C 2 , so that no high frequencies are supplied. The comparator emits an output signal at ground level within the time period when the potential at terminal t 9 is below the voltage value of the triangular sawtooth wave, whereby the emitters of the npn transistors Tr 7 and Tr 8 are connected to the comparator CO at ground level, and which is actuated when the bases of the transistors have H-Pe gel. An npn transistor Tr 9 becomes conductive when the transistor Tr 1 is conductive, its emitter being connected to the terminal t 9 and its collector connected to the terminal t 1 via a diode D 4 , so that a current path for the current Ip is formed in the forward direction. In the same way, an npn transistor Tr 10 is switched when the transistor Tr 2 is switched, its emitter being connected to the terminal t 9 and its collector being connected to the terminal t 2 via a diode D 5 , so that a Current path for the reverse current In is formed. The transistor Tr 3 lies with its base on the collector of the transistor Tr 7 via a resistor R 3 and becomes conductive when the transistor Tr 7 becomes conductive, in which case it then opens the transistor Tr 4 . The emitter of transistor Tr 4 is connected to terminal t 1 . Similarly, the transistor Tr 5 is connected to be ner base via a resistor R4 to the collector of the transistor Tr 8 and becomes conductive when the transi stor Tr 8 becomes conductive, so that it then 6 turns on the transistor Tr for continuity. The emitter of transistor Tr 6 is connected to terminal t 2 . The transistor Tr 7 has its base connected to the collector of the transistor Tr 2 so that it switches the transistor Tr 2 , and when the terminal t 10 is at ground potential, the transistor Tr 7 is opened, whereby the transistor Tr 3 is opened at the same time. In the same way, transistor Tr 8 has its base connected to the collector of transistor Tr 1 , so that transistor Tr 1 is thereby switched, and when terminal t 10 is at ground potential, transistor Tr 8 is opened and simultaneously switches transistor Tr 5 on passage. A diode D 6 , which is connected in parallel between the collector and the emitter of the transistor Tr 4 , forms a current path for the current absorbing the electromagnetic energy through the capacitor C 1 for the time in which the current Ip is interrupted in the forward direction . In the same way, a diode D 7 is connected in parallel between the collector and the emitter of the transistor Tr 6 and forms a corresponding path for the time when the reverse current In is interrupted. Oppositions R 5 and R 6 are to stabilize the potential of the collectors during the blocking times of the transistors between the terminal t 7 and the collectors of the transistors Tr 9 and Tr 10 , so as to avoid major electrical losses. Oppositions R 7 to R 16 serve to stabilize the transistors Tr 1 to Tr 8 . If the armature winding of a DC motor is switched on as load L, it is necessary to feed back a voltage proportional to the speed for control purposes, and the comparator CO receives the output value of an independently provided generator at its direct input (+) and is then not connected to the terminal t 9 connected. This output value is then compared to a standard triangular wave in the same way. The standard triangular wave is regulated by the DC voltage level so that the speed control is carried out.

Es soll nun auf den Betrieb der beschriebenen Konstruktion Bezug genommen werden, wobei die Annahme zugrundegelegt wird, daß der Durchschnittsstrom durch die Zerhacker steuerung des Elektromotors konstant ist. Fig. 2 zeigt die Wellenformen von Spannungen und Strömen an einzelnen Komponen ten des Antriebsschaltkreises. Bei Bezugnahme in Fig. 2 auf die Fig. 1 bedeuten die waagerechten Achsen (a) bis (e) in der Fig. 2 stets dieselbe Zeitachse (t), und der Pegel (O) bedeutet entweder Erdpotential, das für alle gleich ist, oder Strom Null. Dies basiert jedoch auf der Annahme, daß der Treibersignaleingang, d. h. das erste Steuersignal Ap, auf L-Pegel ist und die Transistoren Tr9 und Tr6 durch einen Treibersignaleingang geschaltet sind (Durchlaß) und ein konstanter Strom (pulsie render Strom in diesem Fall, wie später noch beschrieben) durch den Elektromotor L fließt. Die ersten und zweiten Steuersignale Ap und An sind nie gleichzeitig auf L-Pegel. (-) in Fig. 2(a) ist eine Eingangsspannungswelle am Umkehreingang (-) des Komparators CO in Dreieckswellenform von bestimmter Gestalt mit einem bestimmten Gleichstrompegel und abgegeben mit kon stanter Periode. (+) ist die Eingangsspannungswellenform am Direkteingang (+) des Komparators CO. Dieser Eingang erhält einen geglätteten Spannungswert vom Widerstand R1 aufgrund des Stroms Ip; wenn die Last die Ankerwicklung eines Gleich strommotors ist, erhält er eine drehzahlproportionale Spannung. Wie das Diagramm zeigt, hat die Dreieckspannung (-) eine Dauer, die länger ist als die Spannung für ihre Er zeugung. Fig. 2(b) zeigt die Ausgangsspannung t10 des Kompa rators CO, die Rechteckwellenform hat und während der Dauer, in der die Dreieckswelle die Spannung (+) übersteigt, Null ist. Das Antriebs-Eingangssignal Ap öffnet die Transistoren Tr1 und Tr9 wie auch den Transistor Tr8 während der Zeit, in der die Spannung t10 Null ist, und gleichzeitig werden die Transistoren Tr5 und Tr6 geöffnet, so daß Laststrom durch die Diode D1 zur Klemme t7, durch den Transistor Tr6, die Last, die Diode D4, den Transistor Tr9 und den Widerstand R1 fließen kann. Reference should now be made to the operation of the construction described, based on the assumption that the average current through the chopper control of the electric motor is constant. Fig. 2 shows the waveforms of voltages and currents on individual components of the drive circuit. Referring to FIG. 2 in FIG. 1, the horizontal axes (a) to (e) in FIG. 2 always mean the same time axis (t), and the level (O) means either ground potential, which is the same for everyone, or zero current. However, this is based on the assumption that the driver signal input, ie the first control signal Ap, is at L level and the transistors Tr 9 and Tr 6 are switched by a driver signal input (pass) and a constant current (pulsating current in this case, as described later) flows through the electric motor L. The first and second control signals Ap and An are never at the L level at the same time. (-) in Fig. 2 (a) is an input voltage wave at the reverse input (-) of the comparator CO in triangular waveform of a certain shape with a certain DC level and output with constant period. (+) is the input voltage waveform at the direct input (+) of the comparator CO. This input receives a smoothed voltage value from the resistor R 1 due to the current Ip; if the load is the armature winding of a DC motor, it receives a voltage proportional to the speed. As the diagram shows, the triangular voltage (-) has a duration that is longer than the voltage for its generation. Fig. 2 (b) shows the output voltage t 10 of the comparator CO, which has a rectangular waveform and is zero during the period in which the triangular wave exceeds the voltage (+). The drive input signal Ap opens the transistors Tr 1 and Tr 9 as well as the transistor Tr 8 during the time in which the voltage t 10 is zero, and at the same time the transistors Tr 5 and Tr 6 are opened so that load current through the diode D 1 to the terminal t 7 , through the transistor Tr 6 , the load, the diode D 4 , the transistor Tr 9 and the resistor R 1 can flow.

Fig. 2(c) zeigt den Strom Ip1 während dieser Zeit, wobei der schräge Anstieg des Stroms auf die Induktivität der Gleichspannungsquelle E und den Elektromotor L sowie den Widerstand R1 zurück zuführen ist. Fig. 2(d) zeigt den Strom Ip2, der durch die Diode D4, den Transistor Tr9, den Widerstand R1, über die Klemme t8 und durch die Diode D3 aufgrund der elektromagneti schen Energie fließt, die in der Last angesammelt ist, und zwar in der Periode, wenn der Strom Ip1 Null ist, und der schräge Abfall des Stromes hat seinen Grund in der angesam melten elektromagnetischen Energie der Induktivität und dem Ohm'schen Widerstand. Fig. 2(e) zeigt den Gesamtstrom Ip durch den Elektromotor L, der aus den Strömen Ip1 und Ip2 zusammen gesetzt ist und als pulsierender Strom durch den Widerstand R1 fließt. Dieser Strom gibt aufgrund der Tiefpaßfilterung die Spannung (+) in Fig. 2(a) ab, die konstant ist. Für den Strom In ergibt sich bei Öffnen der Transistoren Tr4 und Tr10, wenn das Eingangssignal An zugeführt wird, die gleiche Wel lenform. Fig. 2 (c) shows the current Ip 1 during this time, the sloping rise of the current to the inductance of the DC power source E and the electric motor L and the resistance R 1 is out back. Fig. 2 (d) shows the current Ip 2 , which flows through the diode D 4 , the transistor Tr 9 , the resistor R 1 , via the terminal t 8 and through the diode D 3 due to the electromagnetic energy in the Load is accumulated, in the period when the current Ip 1 is zero, and the sloping drop in the current is due to the accumulated electromagnetic energy of the inductor and ohmic resistance. Fig. 2 (e) shows the total current Ip through the electric motor L, which is composed of the currents Ip 1 and Ip 2 and flows as a pulsating current through the resistor R 1 . This current gives off the voltage (+) in Fig. 2 (a) which is constant due to the low-pass filtering. For the current In results when the transistors Tr 4 and Tr 10 open, when the input signal An is supplied, the same wave form.

Als nächstes soll der Betrieb bei ansteigendem Strom be trachtet werden, wie er sich zu Beginn der Stromleitung einstellt. Wenn z. B. bei Strom Null in dem Elektromotor L das erste Steuersignal Ap zugeführt wird, dann ist die Span nung (+) am Direkteingang des Komparators CO kleiner als die Spannung (-) am Umkehreingang, wie dies die Anfangs phase in Fig. 3(a) zeigt, denn da das Ausgangssignal des Komparators am Anfang Null ist, sind die Transistoren Tr8, Tr5 und Tr6 auf Durchgang, um den Strom Ip1, der durch den Transistor Tr6 fließt, zu erhöhen.The next step is to consider the operation with increasing current, as it occurs at the beginning of the power line. If e.g. B. at zero current in the electric motor L, the first control signal Ap is supplied, then the voltage (+) at the direct input of the comparator CO is less than the voltage (-) at the reverse input, as shown in the initial phase in Fig. 3 (a ) shows that since the comparator output is initially zero, transistors Tr 8 , Tr 5 and Tr 6 are on to increase current Ip 1 flowing through transistor Tr 6 .

Fig. 4 zeigt die Spannungswellen formen an den einzelnen Komponenten, wenn die Wicklungen in Fig. 1 aufeinanderfolgend erregt und entregt werden, einschließlich der Umkehrung der Stromrichtung, um auf diese Weise einen Schrittmotor in Drehung zu versetzen, insbeson dere, wenn als Last eine der Wicklungen eines Zwei-Phasen- Schrittmotors betrachtet wird, wobei für die andere Wicklung dasselbe gilt. In der Waagerechten ist die für alle Wellen formen gleiche Zeitachse td aufgetragen. Die Kurve (A) im Diagramm zeigt den Leitfähigkeitszyklus des Transistors Tr9, wobei die Dauer seines leitenden Zustandes (H-Pegel) mit der Dauer des L-Pegels des externen ersten Steuersignals Ap überein stimmt. Die Kurve (C) zeigt den Leitfähigkeitszyklus des Transistors Tr10. Die Dauer seiner Leitfähigkeit stimmt mit der L-Pegel-Dauer des externen zweiten Steuersignals An überein. Die Transistoren Tr9 und Tr10 bilden einen Zyklus mit 180° Phasendifferenz, und ihre Sperrphasen sind so lang, daß sich ihre jeweiligen Leitfähigkeitsphasen nicht überschneiden. (B) und (D) sind Zyklen, die externe Steuersignale erhalten und nicht dargestellte Transistoren in anderen Schaltungs blöcken betätigen, welche mit dem Schaltungsblock U gekoppelt sind, wobei diese Zyklen zu den Zyklen (A) und (C) 90° Phasen differenz haben. Somit zirkuliert der Strom mit der Phasen differenz, die durch die vier gleichen Unterteilungen des Zyklus erhalten werden. Die Kurven (E) und (G) zeigen die Leitfähigkeitszyklen der Transistoren Tr6 und Tr4, wobei Leitungs dauer und Zeitpunkt mit den Kurven (A) und (C) übereinstim men, während die höherfrequenten Leitfähigkeitszyklen innerhalb jedes Phasenimpulses mit der Kurve (C) in Fig. 3 überein stimmt. Die Kurven (F) und (H) sind in gleicher Weise durch den anderen Schaltungsblock gesteuert, der mit dem Schaltungs block U verbunden ist; sie entsprechen den Kurven (B) und (D). (I) ist eine Spannungswelle an der Klemme t9, die sich aufgrund des Widerstandes R1 ergibt, und die Anfangsleit fähigkeitsdauer der Kurve (I) ist die Zeitspanne, wenn der Transistor Tr9 leitfähig ist und der Transistor Tr6 wieder holt leitfähig wird, während die nächsten Leitfähigkeits zyklen durch den Strom In aufgrund der Leitfähigkeiten der Transistoren Tr10 und Tr4 entsprechend dem Strom Ip bedingt sind. Diese Spannungswelle stellt den Näherungs wert dar und entspricht der Kurve (e) in den Fig. 2 und 3. Die Spannungskurve (J) wird durch einen gleichen Einheits block gesteuert, der mit dem Einheitsblock U gekoppelt ist; die Spannung tritt an einem nicht dargestellten Strom detektor-Widerstand auf. Das Paar der Spannungskurven (I) und (J) gibt die Drehrichtung in bezug auf die Zeit td aus dem Gesamtvektor der fließenden Ströme in den zugehörigen Belastungen an (eine Schrittmotorwicklung und eine zweite Schrittmotorwicklung, die zur ersten senkrecht steht). Fig. 4 shows the voltage waveforms on the individual components when the windings in Fig. 1 are successively energized and de-energized, including reversing the current direction, in order to set a stepper motor in rotation, in particular when one of the loads Windings of a two-phase stepper motor is considered, the same applies to the other winding. The same time axis td for all waves is plotted on the horizontal. The curve (A) in the diagram shows the conductivity cycle of the transistor Tr 9 , the duration of its conductive state (H level) matching the duration of the L level of the external first control signal Ap. Curve (C) shows the conductivity cycle of transistor Tr 10 . The duration of its conductivity coincides with the L-level duration of the external second control signal An. The transistors Tr 9 and Tr 10 form a cycle with a 180 ° phase difference, and their blocking phases are so long that their respective conductivity phases do not overlap. (B) and (D) are cycles which receive external control signals and actuate transistors, not shown, in other circuit blocks which are coupled to the circuit block U, these cycles having a phase difference of 90 ° to the cycles (A) and (C) . Thus the current circulates with the phase difference obtained by the four equal divisions of the cycle. The curves (E) and (G) show the conductivity cycles of the transistors Tr 6 and Tr 4 , line duration and time corresponding to the curves (A) and (C), while the higher-frequency conductivity cycles within each phase pulse with the curve (C ) in Fig. 3 agrees. The curves (F) and (H) are controlled in the same way by the other circuit block, which is connected to the circuit block U; they correspond to curves (B) and (D). (I) is a voltage wave at the terminal t 9 , which results from the resistance R 1 , and the initial conductivity duration of the curve (I) is the time period when the transistor Tr 9 is conductive and the transistor Tr 6 is again conductive , while the next conductivity cycles are caused by the current In due to the conductivities of the transistors Tr 10 and Tr 4 corresponding to the current Ip. This voltage wave represents the approximate value and corresponds to the curve (e) in FIGS. 2 and 3. The voltage curve (J) is controlled by an identical unit block, which is coupled to the unit block U; the voltage occurs at a current detector resistor, not shown. The pair of voltage curves (I) and (J) indicate the direction of rotation with respect to time td from the total vector of the flowing currents in the associated loads (a stepper motor winding and a second stepper motor winding which is perpendicular to the first).

Wie oben bereits gesagt, kann die erfindungsgemäße Vorrich tung sowohl in Verbindung mit einem Schrittmotor als auch einem Gleichstrommotor eingesetzt werden, wobei die Wick lung aufeinanderfolgend durch die Spannung erregt wird, und der Glättungseffekt der Induktivität der Wicklung wird dazu ausgenützt, den Motor ohne Ohm'sche Verluste sanft anzu treiben. Der Pegelwert des Umkehreingangs (-) des Komparators CO wird vorgegeben oder geändert, um den Strom des Motors zu steuern und auf einfache Weise auch eine Drehrichtungs umkehr hervorzurufen, und der Schaltungsaufbau eignet sich dazu, in eine integrierte Schaltung eingefügt zu werden.As already said above, the device according to the invention tion in connection with a stepper motor as well a DC motor are used, the Wick is sequentially excited by the voltage, and the smoothing effect of the inductance of the winding becomes this exploited to gently start the motor without ohmic losses float. The level value of the reverse input (-) of the comparator CO is given or changed to the current of the motor to control and easily a direction of rotation reverse cause, and the circuit structure is suitable to be inserted into an integrated circuit.

Claims

1. Circuit arrangement for controlling an electric motor (L) from a direct voltage source (E), with the following parts:
two supply terminals (t 8 , t 6 ) for connection to the DC voltage source (E);
two output terminals (t 1 , t 2 ) for connection to the feed length of the electric motor (L);
a bridge circuit formed from four semiconductor switches (Tr 4 , Tr 6 , Tr 9 , Tr 10 ), which is connected with its two feed points between the supply terminals (t 8 , t 6 ) and whose diagonal points with the output terminals (t 1 , t 2 ) are connected;
a control circuit which, when a first control signal (AP) is received, connects a first semiconductor switch (Tr 9 ) to conduct a current flowing in the first direction through the diagonal branch of the bridge circuit and, when a second control signal (AN) is received, a second semiconductor switch (Tr 10 ) to conduct a current flowing in the opposite direction through the diagonal branch and which also responds to a pulse-shaped control signal (Vcc) in order to activate the third or fourth semiconductor switch (Tr 6 or Tr 4 ) in such a way that it switches from chopped first or second semiconductor switch (Tr 9 or Tr 10 ) conducted current to influence its effective strength, characterized in that
that the control circuit additionally has a first input transistor (Tr 1 ), the base electrode of which is connected to an input terminal (t 3 ) receiving the first control signal (Ap) and the main current path between the control electrode of the first semiconductor switch (Tr 9 ) and a separate terminal ( t 5 ) for external application of the pulse-shaped control signal (Vcc);
that the control circuit also has a second input transistor (Tr 2 ), the base electrode of which is connected to an input terminal (t 4 ) receiving the second control signal (AN) and the main current path between the control electrode of the second semiconductor switch (Tr 10 ) and the separate terminal ( t 5 ) for external application of the pulse-shaped control signal (Vcc);
that all the parts of the circuit arrangement mentioned are combined in a common circuit block (U) on which all the terminals mentioned are accessible from the outside.

2. Circuit arrangement according to claim 1, in which cher a first supply terminal (t 8 ) to ground and a second supply terminal (t 6 ) is connected to a pole of the DC voltage source (E) and in which the first feed point of the bridge circuit via a current-sensing Resisted (R 1 ) is connected to ground and in which to discharge the electromagnetic energy stored in the electric motor (L), current paths in the shunt to the four semiconductor switches (Tr 4 , Tr 6 , Tr 9 , Tr 10 ) are provided, thereby characterized in that the first feed point of the bridge circuit is connected to an externally accessible terminal (t 9 ) to which the current sensing resistor (R 1 ) is connected, which is arranged outside the block (U);
that the second supply point of the bridge circuit is connected to an externally accessible terminal (t 7 ), to which one side of a capacitor (C 1 ) arranged outside the block (U) is connected, the other side of which is connected to ground;
that the shunt paths are four short-circuit paths, each leading in one direction and the first (with D 2 ) directly between the first output terminal (t 1 ) and the ground terminal (t 8 ) and the second (with D 3 ) directly between the second output terminal (t 2) and the ground terminal (t 8) and whose third (D 6) directly between the first output terminal (t 1) and the terminal connected to the capacitor (C 1) (t 7) and the fourth (with D 7 ) lies directly between the second output terminal (t 2 ) and the terminal (t 7 ) connected to the capacitor (C 1 ).

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a diode (D 1 ) is arranged between the second supply point of the bridge circuit, which is connected to the terminal (t 7 ), and the second supply terminal (t 6 ).

4. Circuit arrangement according to one of the preceding existing claims, characterized in that the block (U) is an integrated circuit.