DE3232918A1 - Brueckenschaltung - Google Patents

Description

• Brückenschaltung
• Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Brückenschaltung mit vier Leistungsfeldeffektt-rånsistoren (FET) nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Brückenschaltung ist schon aus "VMOS-Transistoren, Eigenschaften und Schaltungsbeispiele", Intermetall, Ausgabe 1980, Seite 20, bekannt. Die dort gezeigte Schaltung verwendet jedoch Leistungsfeldeffekttransistoren von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp, und darüber hinaus ist eine relativ aufwendige Ansteuerschaltung erforderlich.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Brückenschaltung mit den kennzeichnenden-Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß vier identische Leistungsfeldeffekttransistoren für die Brückenschaltung verwendet werden können, wodurch die igung einfacher und ko tcngns tiger wird.
• Darüber hinaus ergibt sich eine sehr einfache Ansteuerschaltung, die z.B. direkt über Operationsverstärker mit offenem Kollektor erfolgen kann, wobei solche Operationsverstärker gewöhnlich ohnehin in Regelschaltungen vorgesehen sind. Zusätzliche Treibertransistoren werden nicht benötigt. Durch Umladung der Eingangskapazitäten der Leistungsfeldeffekttransistoren ergibt sich eine definierte Durchschaltgeschwindigkeit, wodurch sich geringe Spannungsspitzen und Störstrahlprobleme sowie ein einfacher Layout-Entwürf ergeben.
• Durch Vorgabe eines Null-Potentials (Verbindung mit Masse) beider Eingänge ergibt sich eine einfache Abschaltmöglichkeit aller Feldeffekttransistoren.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Brückenschaltung möglich.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels.
• Beschreibung des Ausführungsbeispieles Vier Leistungsfeldeffekttransistoren 10 bis 13 vom n-Kanal-Typ bilden eine Brückenschaltung, wobei im Brückenquerzweig als Verbraucher ein Stellmotor 14 geschaltet ist. Die Kanäle (Drain-Source-Strecken) der Transistoren 10, 11 bilden dabei den ersten und die Kanäle der Transistoren 12, 13 den zweiten Brückenlängs zweig. Diese beiden Brückenlängszweige sind dabei jeweils zwischen Masse und eine erste Versorgungsspannung U1 geschaltet. Das Gate des Transistors 11 ist über einen Widerstand 15 und das Gate des Transistors 13 über einen Widerstand 16 mit der ersten Versorgungsspannung U1 verbunden. Weiterhin ist das Gate des Transistors 11 über eine Diode 17 mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 18 mit offenem Kollektor (open-Kollektor) verbunden. Entsprechend ist das Gate des Transistors 13 über eine Diode 19 mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 20 verbunden. Das Gate des Transistors 10 ist über die Reihenschaltung zweier Widerstände 21, 22 an eine zweite, höhere Versorgungsspannung U2 gelegt, wobei der Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen 21, 22- an den Ausgang des Operationsverstärkers 20 gelegt ist. Entsprechend ist das Gate des Transistors 12 über die Reihenschaltung zweier Widerstände 23, 24 mit der zweiten Versorgungsspannung U2 verbunden, und der Abgriff zwischen den Widerständen 23, 24 ist an den Ausgang des Operationsverstärkers 18 angeschlossen. Der erste Anschluß des Stellmotors 14 ist über eine Schutzdiode 25 mit dem Gate des Transistors 10 und der zweite Anschluß des Stellmotors 15 über eine zweite Schutzdiode 26 mit dem Gate des Transistors 12 verbunden. Der Freilauf erfolgt über die vier Inversdioden der FET's. Dies bringt den weiteren Vorteil, daß keine separaten Leistungsdioden benötigt werden.
• Die Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß zunächst beide Ausgänge der Operationsverstärker 18, 20 auf Null-Potential liegen, d.h.
• über einen internen Transistor an Masse gelegt sind.
• Dadurch sind alle vier Transistoren 10 bis 13 gesperrt.
• Soll nun eine Brückendiagonale stromleitend gesteuert werden, was z.B. durch Ansteigen einer Steuerspannung am einen Eingang des Operationsverstärkers 18 über die am anderen Eingang liegende Spannung erfolgen kann, so wechselt das Ausgangssignal dieses Operationsverstärkers 18 zu einem 1-Signal, indem der interne Transistor sperr.
• Dadurch liegt am Gate des Transistors 11 die Spannung U1 und am Gate des Transistors 12 die Spannung U2 an, wodurch diese beiden Transistoren stromleitend werden. Der Stellmotor 14 bewegt sich in die eine Bewegungsrichtung.
• Die Steuerung der anderen Bewegungsrichtung erfolgt entsprechend durch ein 1-Signal am Ausgang des Operationse verstärkers 20, das ein Stromleitendwerden der Transistoren 10 und 13 bewirkt. Die höhere zweite Versorgungsspannung U2 ist deshalb erforderlich, weil die Transistoren 10 und 12 ständig an der ersten Versorgungsspannung U1 liegen und zum Steuern in den stromleitenden Zustand eine höhere Spannung bei kleiner Leistung erforderlich ist. Dies entfällt für die Transistoren 11, 13, da für diese Transistoren der Spannungsabfall am Stellmotor 14 abgeht. Die Dioden 17, 19 dienen zur Entkoppelung der Gates der Transistoren 11 und 12 einerseits und 10 und 13 and.erersei-ts.
• Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf Leistungsfeldeffekttransistoren des n-Kanal-Typs beschränkt ist, sondern auch andere Leistungsfeldeffekttransistoren umfaßt. Wesentlich ist dabei lediglich, daß vier gleiche Leistungsfeldeffekttransistoren verwendet werden.
• Anstelle der Ansteuerung über zwei Operationsverstärker 18, 20 für die beiden Bewegungsrichtungen des Stellmotors 14 kann natürlich auch eine Ansteuerung durch andere Bauelemente treten, wobei ein Schaltzustand die Verbindung mit Masse oder ein entsprechendes Null-Potential aufweisen sollte und wobei durch einen hochohmigen Zustand die Leistungsfeldeffekttransistoren stromleitend gesteuert werden.
• Leerseite

Claims (5)

1. Ansprüche Brückenschaltung, bestehend aus vier Leistungsfeldeffekttransistoren, zur Steuerung eines Verbrauchers im Brückenquerzweig, indem jeweils einer der beiden Brückendiagonalen stromleitend geschalte-t wird, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Leistungsfeldeffekttransistoren (10 bis 13) vom gleichen Leitfähigkeitstyp (n-Kanal oder p-Kanal) sind, daß die Gates der Leistungsfeldeffekttransistoren jeweils über separate Widerstände mit wenigstens einer Versorgungsspannungsquelle (U1 bzw. U2) verbunden sind, und daß die Gates der Leistungsfeldeffekttransistoren einer Brückendiagonale jeweils zusammen ansteuerbar sind, wobei Schaltmittel vorgesehen sind, durch die ein Null-Potential (Masseverbindung) vorgebbar ist.
2. 2. Brückenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für induktive Verbraucher (14) die beiden direkt mit einer Versorgungsspannungsquelle verbundenen Leistungsfeldeffekttransistoren (10, 12) mit jeweils einer Schut.zdiode (25, 26) beschaltet sind.
3. 3. Brückenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Gates der beiden direkt an eine erste Versorgungsspannungsquelle angeschlossenen Leistungsfeldeffekttransistoren (io, 12) verbundenen Widerstände (21, 22 bzw. 23, 24) an einer zweiten, höheren Versorgungsspannung (U2) liegen.
4. 4. Brückenschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Vorgabe eines Null-Potentials Transistoren sind, über deren Schaltstrecken die Gates der Feldeffekttransistoren an Masse legbar sind.
5. 5. Brückenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Bestandteile von Operationsverstärkern (18, 20) mit offenem Kollektor (Open-Kollektor) sind.