DE3247991C2

DE3247991C2 - Treiberschaltung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Hall-Element

Info

Publication number: DE3247991C2
Application number: DE3247991A
Authority: DE
Inventors: Toshio Yokohama Kanagawa Yaebashi
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS58116089A; JPH0343866B2; US4468595A; DE3247991A1

Abstract

Ein Hall-Motor soll zum einen die Drehposition seines Rotors genau erfassen können und zum anderen mit einem geringen Energiebedarf auskommen. Um diese Bedingungen zu erfüllen, ist die Treiberschaltung so ausgelegt, daß sie die Drehbewegung des Rotors erfaßt und in Abhängigkeit davon die Hall-Elemente nur dann mit einer hohen Spannung oder einem hohen Strom speist, wenn die Rotorposition festgestellt werden soll bzw. eine bestimmte Magnetpolposition des Rotors den Hall-Elementen gegenübersteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Treiberschaltung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Hall-Element gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Treiberschaltung ist aus der DE-OS 27 44 089 bekannt

Herkömmliche Treiberschaltungen für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit Hall-Elementen sind im allgemeinen so ausgelegt, daß die Hall-Elemente fortwährend mit einer konstanten Spannung beaufschlagt oder mit einem konstanten Strom gespeist werden. Solche Treiberschaltungen haben aber den Nachteil, daß der Energiebedarf infolge der konstant anliegenden

ίο Spannung oder des konstant fließenden Stromes hoch ist

Bei der aus der DE-OS 27 44 089 bekannten Treiberschaltung werden die Hall-Elemente während des Motorbetriebs mit normaler Drehzahl ebenfalls mit einem konstanten Strom gespeist Während der Anlaufphase des kollektorlosen Gleichstrommotors wird allerdings den Hall-Elementen ein höherer Strom zugeführt, so daß die resultierende Hall-Spannung eine größere Amplitude hat, die herangezogen wird, um in der Anlaufphase den Motorwicklungen über einen größeren elektrischen Winkel Strom zuzuführen und auf diese Weise das Anlaufdrehmoment des Motors zu erhöhen. Mit zunehmender Motordrehzahl wird der den Hall-Elementen zugeführte Strom unter Anwendung geeigneter Rückführschaltungen herabgesetzt.

Eine andere zum internen Stand der Technik der Anmelderin zählende Treiberschaltung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit Hall-Elementen ist derart ausgebildet, daß sie den Hall-Elementen eine impulsförmige Spannung oder einen impulsförmigen Strom mit einer konstanten Periode zuführt. Diese bekannte Spannungs- oder Stromspeisung geschieht jedoch unabhängig von der Drehperiode des Rotors. Obgleich in diesem Fall der Leistungs- oder Energiebedarf geringer ist als bei einer nicht mit impulsförmigem Strom arbeitenden Treiberschaltung, besteht hier das Problem, daß die Folgefrequenz, mit der die Hall-Elemente die Rotorposition periodisch erfassen, und die Folgefrequenz, mit der die Impulsspannung oder der Impulsstrom periodisch zugeführt wird, nicht immer zusammenfallen. Dies ist mit dem Nachteil verbunden, daß die Empfindlichkeit oder Sensitivität der Hall-Elemente gering ist und darunter die Genauigkeit leidet, mit der die Rotorposition erfaßt wird. Macht man die Wiederholungsperiode der Impulsspannung groß und dementsprechend den Energieverbrauch klein, wird die Genauigkeit, mit der die Rotorposition erfaßt wird, noch geringer. Erhöht man andererseits die Empfindlichkeit der Hall-Elemente und macht die Wiederholungsperiode der Impulsspannung klein, was mit einer Verbesserung der Genauigkeit bei der Erfassung der Rotorposition verbunden ist, wird der Energieverbrauch hoch. Es geht daher das Merkmal eines geringen Energie- oder Leistungsbedarfs verloren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treiberschaltung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß trotz eines geringen Leistungsbedarfs des Motors die Rotorposition mit hoher Genauigkeit erfaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Die gemaß dieser Lösung ausgebildete Treiberschaltung verbraucht wenig Energie und ist dennoch in der Lage, infolge der mit der Drehstellung des Rotors phasensynchronen Arbeitsweise die Rotorposition mit hoher Genauigkeit festzustellen.

Bevorzugte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll im folgenden beispielshalber an

Hand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Abwicklung eines kollektorlosen Gleichstrommotors mit Hall-Elementen zur Erläuterung des Prinzips eines derartigen Motors,

F i g. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer nach der Erfindung ausgebildeten Treiberschaltung für einen derartigen Motor und

F i g. 3 (A) bis 3 (I) Signalverläufe an verschiedenen Stellen des Schaltbilds nach F i g. 2.

F i g. 1 zeigt im Prinzip die Abwicklung eines allgemeinen sechspoligen, zweiphasigen, kollektorlosen Gleichstrommotors, auf den die erfindungsgemäße Treiberschaltung anwendbar ist Statorwicklungen 13a bis 13c/ und Hall-Elemente 14 und 15, die gegeneinander um einen elektrischen Winkel von 90° versetzt sind, befinden sich zwischen einem Statorjoch 12 und einem Rotormagneten, der im folgenden der Einfachheit halber lediglich mit Rotor 11 bezeichnet wird. Der Rotor 11 ist als sechspoliger Magnet ausgebildet In F i g. 1 bedeuten ein Symbol »x« innerhalb eines Kreises, daß ein Strom in die Darstellungsebene der Zeichnung fließt, und ein mit einem Kreis umgebenes punktförmiges Symbol, daß ein Strom aus dieser Ebene herausfließt Wenn von einer Wicklungstreiberschaltung 24, die in F i g. 2 dargestellt ist, Spannungen an Anschlüsse 16a und 166 sowie an Anschlüsse 16c und 16c/ gelegt werden, fließen durch die Wicklungen 13a bis 13t/Ströme in den mit den oben erläuterten Symbolen bezeichneten Richtungen, und der Rotor 11 dreht sich in der Richtung eines eingezeichneten Pfeils A. Eine Ausgangsspannung V1 tritt zwischen ausgangsseitigen Elektrodenanschiüssen 17a und 176 des Hall-Elements 14 auf, und gleichermaßen erhält man zwischen ausgangsseitigen Elektrodenanschlüssen 18a und 186 des Hall-Elements 15 eine um einen elektrischen Winkel von 90° in der Phase versetzte Ausgangsspannung V2.

Wenn zu einer Zeit f<> eine Versorgungsquelle eingeschaltet wird und ein Signal h am (^-Ausgang eines Trigger-Flipflop 22 (7"-Flipflop) nach Fi g. 2 einen niedrigen Pegel annimmt, wie es aus F i g. 3 (H) hervorgeht, befindet sich ein Transistor X6, dessen Basis über einen Widerstand R10 mit dem (^-Ausgang des Flip-Flop 22 verbunden ist, im gesperrten Zustand. Widerstände R 6, Rl und RS sind in Reihe zwischen die Anschlüsse einer Gleichspannungsquelle E geschaltet Der Kollektor des Transistors X 6 ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R6 und Rl angeschlossen. Zu der betrachteten Zei< ist ein Transistor X 7 im eingeschalteten oder leitenden Zustand, da seine Basis über einen Widerstand R 9 mit dem einen hohen Pegel aufweisenden (^-Ausgang des Flip-Flop 22 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors X 7 ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R7 und R8 angeschlossen. Ein Transistor X 8, dessen Basis mit den Emittern der Transistoren X6 und Xl verbunden ist und dessen Kollektor an die Gleichspannungsquelle fangeschlossen ist, befindet sich zu der betrachteten Zeit ebenfalls im eingeschalteten oder leitenden Zustand. Eingangsseitige Elektrodenanschlüsse 23a und 236 der Hall-Elemente 14 und 15 sind einerseits mit dem Emitter d**⁵ "TVsincictQrc V ft und anHiarArcmtc **«♦ 02ΓΓΪ nS^StlVSn Anschluß der Spannungsquelle £ verbunden.

Bezeichnet man die Basis-Emitter-Vorwärtsspannung des Transistors X 8 mit V_sß kann man die zwischen den eingangsseitigen Elektrodenanschlüssen 23a und 236 auftretende Eingangsspannung V_L zu den Hall-Elementen 14 und 15 durch die folgende Gleichung (1) darstellen:

R6 + R7 + RS ^B>

Diese Eingangsspannung Vl ist in F i g. 3 (I) gezeigt Die Ausgangsspannungen Vl und V2 der Hall-Elemente kann man zu der betrachteten Zeit durch die folgenden Gleichungen wiedergeben, wobei die an die Hall-Elemente 14 und 15 angelegten Magnetfelder mit Hcoscdt und Hsindaat, der Eingangswiderstand der Hall-Elemente 14 und 15 mit Rj_n und die Hall-Konstante der Hall-Elemente !4 und 15 mit k bezeichnet ist.

Vl = Jt- V_L ■ H cos ωί/Ria
V2 = kV_L- //sin o>t/R_in

Wenn t as 0, gilt

Vi s Jt- V_LH/R_in
V2s0

Die Frequenz der Winkelgeschwindigkeit ω beträgt das Dreifache der Drehfrequenz des Rotors.

Der eine ausgangsseitige Elektrodenanschluß 17a des Hall-Elements 14 ist über einen Widerstand R 1 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators oder Vergleichers 19a verbunden, der einen Operationsverstärker enthält, und ist unmittelbar an den invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators oder Vergleichers 196 angeschlossen. Der andere ausgangsseitige Elektrodenanschluß 176 ist direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 19a und über einen Widerstand R 2 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 196 verbunden. In ähnlicher Weise ist der ausgangsseitige Elektrodenanschluß 18a des Hall-Elements 15 über einen Widerstand R 3 an den nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators oder Vergleichers 19c und unmittelbar an den invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators oder Vergleichers 19c/angeschlossen. Der andere ausgangsseitige Elektrodenanschluß 186 des Hall-Elements 15 ist unmittelbar mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 19c und über einen Widerstand R 4 mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 19c/verbunden.

Die Transistoren Xi bis X 5 bilden eine Stromspiegelschaltung. Die Emitter dieser Transistoren sind mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle £ verbunden, und die Basen dieser Transistoren sind an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle E über einen Widerstand R 5 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren ΛΊ bis XA führen entsprechend der Darstellung nach F i g. 2 jeweils zu Verbindungspunkten zwischen den Widerständen R 1 bis R 4 und den nicht invertierenden Eingangsanschlüssen der Vergleicher 19a bis 19c/. Die Eingangswiderstände der Vergleicher 19a bis 19t/ sind extrem hoch und können hier air unendlich betrachtet werden. Folglich fließt durch die Widerstände R1 bis R 4 von der Stromspiegelschaltung ein konstanter Strom /, der durch die folgende Gleichung gege-

ι - ^E~^V*' R5 "

In der obigen Gleichung stellt V_be die Basis-Emitter-Spannung in einem Zustand dar, bei dem die Transistoren X1 bis -Y5 eineeschaltet oder leitend sind Sind dip

Widerstandswerte der Widerstände R 1 bis R 4 so gewählt, daß Al = Ä2 = Ä3 = Ä4 = Äo, kann man die Klemmenspannung V_r von jedem der Widerstände R 1 bis R 4 durch die folgende Gleichung (2) darstellen:

R_n (E - V_bl.) RS

(2)

Die Spannung V_r gemäß der obigen Gleichung (2) und die Ausgangsspannung Vl des Hall-Elements 14 werden bei den Vergleichern 19a und 196 miteinander verglichen, wohingegen die Spannung Kund die Ausgangsspannung V2 des Hall-Elements 15 bei den Vergleichern 19c und 19c/ miteinander verglichen werden. Die Spannung V_r wirkt daher wie eine Schwellwertspannung für jeden der Vergleicher.

Die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungen Vl und V 2 der Hall-Elemente und der Spannung V_r wird wie folgt, wobei die Spannung V_r auf einen kleinen Wert gesetzt ist:

k ■ V_L ■ H/R,„ > V_r > 0

Unmittelbar nach der Zeit to gilt V1 > V_r und V2 < kV_n und die Ausgangssignale c und d der Vergleieher 19a und 196 haben einen hohen bzw. einen niedrigen Pegel, wie es in F i g. 3 (C) und 3 (D) gezeigt ist. Die Ausgangssignale e und / der Vergleicher 19c und 19c/ haben demgegenüber beide einen hohen Pegel, wie es aus F i g. 3 (E) und 3 (F) hervorgeht. Die Ausgangssigna-Ie der Vergleicher 19a und 196 gelangen zu einem NAND-Glied 20a, und am Ausgang des NAND-Glieds 20a tritt ein Signal mit eine/n hohen Pegel auf, das einem NAND-Glied 21 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der Vergleicher 19cund 19c/gelangen zu einem NAND-Glied 20b, dessen ebenfalls dem NAND-Glied 21 zugeführtes Ausgangssignal einen niedrigen Pegel hat Dementsprechend hat das Ausgangssignai g des NAND-Glieds 21 einen hohen Pegel, wie es F i g. 3 (G) zeigt Das Signal g wird an den Trigger-Eingang (T-Eingang) des Γ-Flip-Flop 22 gelegt Die Ausgangssignale der Vergleicher 19a bis 19c/ gelangen zu der Wicklungstreiberschaltung 24 und erzeugen dort die Wicklungstreibersignale.

Sobald der Rotor 11 des Motors mit seiner Drehbewegung beginnt fällt die Ausgangsspannung Vi des Hall-Elements 14 entsprechend der Darstellung nach F i g. 3 (A) ab, und die Ausgangsspannung V2 des Hall-Elements 15 steigt entsprechend der Darstellung nach F i g. 3 (B) an. Wenn zu einem Zeitpunkt ii die Spannung V2 gleich der Spannung V_r ist nimmt das Ausgangssignal f des Vergleichers 19c/ einen niedrigen Pegel an, und die Ausgangsspannung des NAND-Glieds 206 geht auf einen hohen Pegel über. Da zu dieser Zeit die Spannung Vi immer noch größer als die Spannung V_r ist bleibt das Ausgangssignal des NAND-Glieds 20a auf einem hohen Pegel. Dementsprechend nimmt das Ausgangssignal g des NAND-Glieds 21 zur Zeit t\ einen niedrigen Pegel an. Da der Ausgangszustand des Flip-Flop 22 auf einen Anstieg seiner Eingangsspannung anspricht erfährt das Ausgangssignal h des Flip-Flop 22 keine Änderung und bleibt auf einem niedrigen Pegel. Die Hall-Eingangsspannung zwischen den Anschlüssen 23a und 236 bleibt auf der Spannung VL wie es aus F i g. 3 (I) hervorgeht

Bei der Weiterdrehung des Motors fällt die Spannung Vl weiter ab und erreicht zu einem Zeitpunkt ti die Spannung V_r. Hierbei bleiben die Ausgangssignale c, e und /der Vergleicher 19a, 19c und 19c/auf einem hohen Pegel, hohen Pegel bzw. niedrigen Pegel. Demgegenüber geht das Ausgangssignal d des Vergleichen 196 zum Zeitpunkt h vom niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel über. Das Ausgangssignai des NAND-Glieds 20a nimmt einen niedrigen Pegel an, wohingegen das Ausgangssignal des NAND-Glieds 206 auf einem hohen Pegel bleibt. Das Ausgangssignal g des NAND-Glieds 21 nimmt einen hohen Pegel an. Infolge des Anstiegs des Ausgangssignals g nimmt das Ausgangssignal h am Q-Ausgang des Flip-Flop 22 einen hohen Pegel an, wie es aus F i g. 3 (H) hervorgeht. Die Transistoren X 6 und X 8 gelangen daher in den eingeschalteten oder leitenden Zustand, und der Transistor X 7 wird ausgeschaltet oder gesperrt. Bezeichnet man während dieser Zeit die Hall-Spannung mit V_H, kann diese Spannung durch die folgende Gleichung (3) wiedergegeben werden:

V₁₁ =

E (Rl+ Ri) _

'BE-

Die Hall-Ausgangsspannungen Vl und V2 können in dieser Zeitphase durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

Vl = Jt- Vh- Hcosa>t/Ri„ V2 = k-V_H- Hsin cot/R_in

Die Gleichungen (1) und (3) verdeutlichen, daß Vh> Vu und die hohe Spannung Vh wird zur Zeit fc an die Hall-Elemente 14 und 15 gelegt.

Da die Hall-Eingangsspannung momentan der hohen Spannung Vh entspricht, wie es oben beschrieben wurde, nimmt die Ausgangsspannung Kl des Hall-Elements 14 momentan einen hohen Wert an, wie es aus F i g. 3 (A) hervorgeht Das Ausgangssignal d des Vergleichers 196 kehrt daher sofort auf einen niedrigen Pegel zurück. Die Ausgangsspannung V2 des Hall-Elements 15 nimmt ebenfalls zum Zeitpunkt h einen hohen Wert an, aber hiermit ist keine Änderung in den Ausgangssignalen der Vergleicher 19c und 19c/ verbunden. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds 206 ändert sich daher nicht Das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21 kehrt wieder auf einen niedrigen Pegel zurück, weil das Ausgangssignal des Vergleichers 19c/auf einen niedrigen Pegel übergeht Das Signal h am Q-Ausgang des Flip-Flop 22 kehrt sich nicht um und bleibt auf einem hohen Pegel.

Bei der Weiterdrehung des Motors fällt die Ausgangsspannung Vl des Hall-Elements 14 wieder ab und erreicht erneut zu einem Zeitpunkt i3 die Spannung V_r. Zu diesem Zeitpunkt ändern sich die Ausgangssignale c. e und f der Vergleicher 19a, 19c und 19c/ nicht. Das Ausgangssignal c/des Vergieichers 196 nimmt allerdings einen hohen Pegel an. Dementsprechend nimmt auch das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21 einen hohen Pegel an und triggert das Flip-Flop 22. Das Ausgangssignal h des Flip-Flop 22 erfährt eine Umkehrung auf einen niedrigen Pegel. Der Transistor X 6 ist daher gesperrt wohingegen die Transistoren X 7 und XS leitend sind. Die Hall-Eingangsspannung / nimmt wieder den niedrigen Pegel Vl an. Weiterhin kehrt die Ausgangsspannung V2 des Hall-Elements 15 auf ihre normale Spannung zurück.

Im Anschluß an den Zeitpunkt f₃ nimmt die Ausgangsspannung Vl des Hall-Elements 14 weiter ab. Sobald die Ausgangsspannung Vl gleich — V_r wird, nimmt das Ausgangssignal c des Vergleichers 19a einen niedrigen

Pegel an, wohingegen die Ausgangssignale d, e und /der Vergleicher 19£>, 19c und 19c/ nicht geändert werden. Am Ausgang des NAND-Glieds 21 tritt jetzt das Signal g mit einem niedrigen Pegel auf, wodurch jedoch das T- Flipflop 22 nicht getriggert wird. Das Signal H am (^-Ausgang d es Flipflop 22 bleibt daher auf einem niedrigen Pegel.

Die Ausgangsspannung V 2 des Hall-Elements 15 fällt im Anschluß an den Zeitpunkt ti ab und erreicht zu einem Zeitpunkt U die Spannung V_r. Das Signal / am Ausgang des Vergleichers d geht jetzt auf einen hohen Pegel über. Dementsprechend nimmt das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21 einen hohen Pegel an, und auch das Signal h am (^-Ausgang des Flipflop 22 geht auf einen hohen Pegel über. Folglich wird jetzt den Hall-Elementen 14 und IS die hohe Spannung Vh zugeführt, und die Ausgangsspannung V2 steigt momentan an. Das Signal farn Ausgang des Vergleichers 19c/geht wieder auf einen niedrigen Pegel über gleichermaßen wie das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21. Nachdem die Ausgangsspannung V2 zu einem Zeitpunkt f6 erneut auf die Spannung V_r abgefallen ist, nimmt das Signal f am Ausgang des Vergleichers 19c/ wieder einen hohen Pegel an. Das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds geht auch auf einen hohen Pegel über. Deshalb weist jetzt das Signal h am Ausgang des Flipflop 22 einen niedrigen Pegel auf, und die Hall-Eingangsspannung wird gleich der Spannung Vl. Erreicht die Ausgangsspannung V2 zu einem Zeitpunkt tj die Spannung — V_n nimmt das Signal e am Ausgang des Vergleichers 19c einen niedrigen Pegel an, und das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21 fällt ebenfalls auf einen niedrigen Pegel ab.

Die oben erläuterte Arbeitsweise wiederholt sich danach in ähnlicher Weise, also immer dann, wenn die Ausgangsspannungen Vi und V2der Hall-Elemente 14 und 15 die Spannung V_r unterschreiten, und immer dann, wenn die Ausgangsspannungen Vl und V2 höher als die Spannung — V_r werden. Die hohe Spannung Vh wird somit den Hall-Elementen 14 und 15 in einer Impulsform zugeführt, wie es in F i g. 3 (I) dargestellt ist Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel entsprechen zwölf Pulsformspannungen Vh nach Fig.3(1) einer Umdrehung des Rotors, da ein sechspoliger Rotor und zwei Hall-Elemente verwendet werden. In den F i g. 3 (A) bis 3 (I) sind jedoch die Signalverläufe lediglich für acht Pulsformspannungen Vh gezeigt was einer 2/3 Umdrehung des Rotors entspricht

Die Pulsformspannung Vh tritt periodisch jeweils um einen elektrischen Winkel von 90" versetzt in den Ausgangsspannungen Vi und V2 der Hall-Elemente auf, und ihre Dauer ist gleich der Zeitspanne, mit der eine bestimmte Stelle eines der Magnetpole des Rotors direkt oberhalb der Hall-Elemente 14 oder 15 vorbeiläuft Bei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung wird daher die hohe Spannung Vh den Hall-Elementen 14 und 15 nur bei Erfassung der Rotorposition zugeführt um die Erfassungsempfindlichkeit der Hall-Elemente zu verbessern. Während der übrigen Perioden befindet sich die Hall-Eingangsspannung auf der niedrigen Span- ω nung V_L. wie es aus F i g. 3 (I) hervorgeht Folglich ist die Genauigkeit mit der die Drehposition erfaßt wird, sehr hoch, und der Energieverbrauch ist gering.

Zu den Zeitpunkten h, is,... tritt ein hochpegeliger, extrem schmaler impuls in einem der Ausgänge der Vergleicher 19a bis 19c/ auf. Dieser schmale Impuls wird jedoch durch die Treiberschaltung 24 eliminiert Eine innerhalb der Treiberschaltung 24 vorgesehene Schaltung zum Beseitigen dieser schmalen Impulse kann beispielsweise eine Verzögerungsschaltung mit einer Verzögerungszeit enthalten, die geringfügig größer als die Dauer dieser schmalen Impulse ist, sowie ein UND-Glied, das bezüglich des Ausgangssignals des Vergleichers, das die Verzögerungsschaltung passiert hat, und des Ausgangssignals des Vergleichers, das die Verzögerungsschaltung nicht passiert hat, eine U N D-Verknüpfung vornimmt. Das Ausgangssignal des UND-Glieds ist bereits von dem schmalen Impuls befreit. Von einer solchen Verzögerungsschaltung wird zwar der Anstieg des Vergleicherausgangssignalabschnitts, der für längere Zeit einen hohen Pegel einnimmt, geringfügig verzögert, was jedoch auf den tatsächlichen Antrieb des Motors keinen Einfluß hat im übrigen sind für die Treiberschaltung 24 geeignete Schaltungsanordnungen an sich bekannt.

In einigen Fällen kann das Signal h am Q- Ausgang des Flipflop 22 einen hohen Pegel annehmen, wenn zum Zeitpunkt fo die Versorgungsquelle eingeschaltet wird. In diesem Fall bleibt das Signal h am (^-Ausgang des Flipflop 22 auf einem hohen Pegel, bis die Ausgangsspannung Vl des Hall-Elements 14 gleich der Spannung V_r wird. Wenn die Ausgangsspannung Vi gleich der Spannung V_r ist, nimmt das Signal d am Ausgang des Vergleichers 19Z) einen hohen Pegel und das Signal g am Ausgang des NAND-Glieds 21 ebenfalls einen hohen Pegel an. Folglich geht das Signal h am Q-Ausgang des Flipflop 22 zu dieser Zeit auf einen niedrigen Pegel über. Aus diesem Grunde fährt die Ausgangsspannung Vi des Hall-Elements 14 mit ihrem Abfall fort, weil die hohe Spannung den Hall-Elementen 14 und 15 nicht zugeführt wird. Wenn jedoch die Ausgangsspannung V2 des Hall-Elements 14 gleich der Spannung V_r wird, geht von hier an die Arbeitsweise der Anordnung in die oben beschriebene Arbeitsweise über. In einem Fall, bei dem das Signal h am Q-Ausgang des Flipflop 22 einen hohen Pegel annimmt, wenn die Versorgungsquelle eingeschaltet wird, bleibt die Hall-Eingangsspannung für die Zeit vom Start des Motors bis zu demjenigen Zeitpunkt, bei dem die Ausgangsspannung Vl gleich der Spannung V_r wird, auf der hohen Spannung V«. Die erste Erfassung der Position im Anschluß an das Einschalten der Versorgungsquelle kann daher mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel werden zwei Hall-Elemente benutzt Es ist auch möglich, nur ein einziges Hall-Element zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Treiberschaltung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Hall-Element, einem Rotor mit Magnetpolen, die das Hall-Element einem Magnetfeld aussetzen, und zum Drehantrieb des Rotors dienenden Wicklungen, enthaltend

eine Vergleichsschaltung, die auf eine sich mit der Drehbewegung des Rotors ändernde Ausgangsspannung des Hall-Elements anspricht, und
eine auf die Vergleichsschaltung ansprechende Wicklungstreiberschaltung zur Stromversorgung der Wicklungen,
gekennzeichnet durch
eine Spannungsaddierschaltung (R 1 bis R 4, X1 bis XS) zum Hinzufügen einer vorbestimmten Gleichspannung zu der Ausgangsspannung (Vi, V₂) des Hall-Elements (14,15) und

einen Speisestromkreis (20a bis 22, X6 bis X8, R 6 bis R 10, E) zum periodischen Anlegen einer hohen impulsförmigen Eingangsspannung an das Hall-Element (14,15),

wobei diese impulsförmige Eingangsspannung jeweils dann anliegt, wenn dem Hall-Element (14,15) der Übergangsbereich zwischen einem magnetischen Nord- und Südpol (bzw. umgekehrt) gegenüberliegt und wobei ihre Impulsdauer gleich der Dauer ist, in der die Ausgangsspannung (Vi, V₂) des Hall-Elements (14,15) kleiner als die Amplitude einer Schwellwertspannung (V_r) der Vergleichsschaltung ist.

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsaddierschaltung Widerstände (R 1 bis R 4) aufweist, die zwischen einer Ausgangsseite des Hall-Elements (14, 15) und einer Eingangsseite der Vergleichsschaltung geschaltet sind und eine Stromspiegelschaltung (Xi bis XS, RS) enthält, die jedem der Widerstände einen konstanten Strom zuführt.

3. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flipflop (22) aufweist, dessen Ausgangssignal entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung invertiert wird, und eine Transistorschaltung (X 6 bis X 8) enthält, die durch dieses Ausgangssignal des Flipflop (22) ein- und ausgeschaltet wird, wodurch die dem Hall-Element (14, 15) zugeführte Spannung zwischen einer niedrigen Spannung (Vl) und der hohen impulsförmigen Spannung (V_M) umgeschaltet wird.

4. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hall-Elemente (14,15) in einer solchen Anordnung vorgesehen sind, daß Ausgangsspannungen mit einem elektrischen Phasenverschiebungswinkel von 90° erzeugt werden, und daß die Vergleichsschaltung vier Vergleicher (19a bis 19d) aufweist, von denen jeweils zwei Vergleicher mit demselben der Hall-Elemente (14 bzw. 15) verbunden sind.