DE3232918C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Brückenschaltung mit vier Leistungsfeldeffekttransistoren (FET) nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Brückenschaltung ist aus elektrotechnik, 64, Heft 7, 14. April 1982, S. 25, 26, bekannt. Die dort gezeigte Schaltung verwendet jedoch Leistungsfeld­ effekttransistoren von unterschiedlichem Leitfähigkeits­ typ, und darüber hinaus ist eine relativ aufwendige An­ steuerschaltung erforderlich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Brückenschaltung mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß vier identische Leistungsfeldeffekttran­ sistoren für die Brückenschaltung verwendet werden können, wodurch die Fertigung einfacher und kostengünstiger wird. Darüber hinaus ergibt sich eine sehr einfache Ansteu­ erschaltung, die z.B. direkt über Operationsverstärker mit offenem Kollektor erfolgen kann, wobei solche Ope­ rationsverstärker gewöhnlich ohnehin in Regelschaltun­ gen vorgesehen sind. Zusätzliche Treibertransistoren werden nicht benötigt. Durch Umladung der Eingangskapa­ zitäten der Leistungsfeldeffekttransistoren ergibt sich eine definierte Durchschaltgeschwindigkeit, wo­ durch sich geringe Spannungsspitzen und Störstrahl­ probleme sowie ein einfacher Layout-Entwurf 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 Brücken­ längszweig. Diese beiden Brückenlängszweige sind dabei jeweils zwischen Masse und eine erste Versorgungsspan­ nung U 1 geschaltet. Das Gate des Transistors 11 ist über einen Widerstand 15 und das Gate des Transistors 13 über einen Widerstand 16 mit der ersten Versorgungs­ spannung U 1 verbunden. Weiterhin ist das Gate des Tran­ sistors 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 Versorgungs­ spannung U 2 gelegt, wobei der Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen 21, 22 an den Ausgang des Operations­ verstärkers 20 gelegt ist. Entsprechend ist das Gate des Transistors 12 über die Reihenschaltung zweier Widerstände 23, 24 mit der zweiten Versorgungsspannung U 2 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 Tran­ sistors 10 und der zweite Anschluß des Stellmotors 15 über eine zweite Schutzdiode 26 mit dem Gate des Tran­ sistors 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 Opera­ tionsverstärker 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 sperrt. Dadurch liegt am Gate des Transistors 11 die Spannung U 1 und am Gate des Transistors 12 die Spannung U 2 an, wo­ durch diese beiden Transistoren stromleitend werden. Der Stellmotor 14 bewegt sich in die eine Bewegungsrichtung. Die Steuerung der anderen Bewegungsrichtung erfolgt ent­ sprechend durch ein 1-Signal am Ausgang des Operations­ verstärkers 20, das ein Stromleitendwerden der Transi­ storen 10 und 13 bewirkt. Die höhere zweite Versorgungs­ spannung U 2 ist deshalb erforderlich, weil die Transi­ storen 10 und 12 ständig an der ersten Versorgungsspannung U 1 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 andererseits.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf Leistungs­ feldeffekttransistoren 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 Stell­ motors 14 kann natürlich auch eine Ansteuerung durch andere Bauelemente treten, wobei ein Schaltzustand die Verbindung mit Masse oder ein entsprechendes Null-Poten­ tial aufweisen sollte und wobei durch einen hochohmigen Zustand die Leistungsfeldeffekttransistoren stromleitend gesteuert werden.

Claims (5)

1. Brückenschaltung, bestehend aus vier Leistungsfeld­ effekttransistoren, zur Steuerung eines Verbrauchers im Brückenquerzweig, indem jeweils eine der beiden Brückendiagonalen stromleitend geschaltet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß alle vier Leistungsfeld­ effekttransistoren (10 bis 13) vom gleichen Leitfähig­ keitstyp (n-Kanal oder p-Kanal) sind, daß die Gates der Leistungsfeldeffekttransistoren jeweils über separate Widerstände mit wenigstens einer Versor­ gungsspannungsquelle (U 1 bzw. U 2) verbunden sind, und daß die Gates der Leistungsfeldeffekttransistoren einer Brückendiagonale jeweils zusammen ansteuerbar sind, wo­ bei Schaltmittel vorgesehen sind, durch die ein Null- Potential (Masseverbindung) vorgebbar ist.

2. Brückenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für induktive Verbraucher (14) die beiden direkt mit einer Versorgungsspannungsquelle verbundenen Leistungsfeldeffekttransistoren (10, 12) mit jeweils einer Schutzdiode (25, 26) beschaltet sind.

3. Brückenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Gates der beiden direkt an eine erste Versorgungsspannungsquelle an­ geschlossenen Leistungsfeldeffekttransistoren (10, 12) verbundenen Widerstände (21, 22 bzw. 23, 24) an einer zweiten, höheren Versorgungsspannung (U 2) lie­ gen.

4. Brückenschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ mittel zur Vorgabe eines Null-Potentials Transistoren sind, über deren Schaltstrecken die Gates der Feld­ effekttransistoren an Masse legbar sind.

5. Brückenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Transistoren Bestandteile von Operationsverstärkern (18, 20) mit offenem Kollektor (Open-Kollektor) sind.