DE3817870A1 - Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung zur elek­ tronischen Drehzahlregelung bürstenloser Gleichstrommotoren, mit einer Beeinflussung der Motor­ leistung durch das Verhältnis der Einschaltdauer zur Ausschaltdauer der der mindestens einer Motorwicklung zuführbaren Stromimpulse, mit rampenförmig gesteuerten Einschalt- und Abschaltflanken der Stromimpulse vari­ abler Dauer.

Eine derartige Treiberschaltung ist insbesondere aus der Figur 7 der WO 87/02 528 bekannt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschaltung zu schaffen, die unabhängig von der Last und den Motor­ toleranzen sowie unabhängig von den Motordaten eine konstante Drehzahl ohne Geräuschentwicklung gestattet, und dabei über möglichst wenige leicht integrierbare Bauelemente verfügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Frequenz eines drehzahlproportionalen Signals als Maß der Drehzahl zur Drehzahlregelung verwendet wird, daß die drehzahlproportionale Frequenz einem Frequenz- Spannungs-Wandler zugeführt wird, welcher Wandler eine innerhalb einer Periodendauer monoton sich ändernde Signalgröße erzeugt, deren Grenzwert am Ende der Pe­ riodendauer einer Vergleicherstufe zuführbar ist, welche die Einschaltdauern der den Statorwicklungen des Motors zugeführten Stromimpulse beeinflußt, und daß ein Dreieckgenerator zur Steuerung des rampenförmigen Stromverlaufs vorgesehen ist, welcher ein Dreiecksignal erzeugt, dessen Spitzpunkt wenigstens annähernd in der Mitte einer Periodendauer des Frequenz-Spannungs-Wand­ lers liegt, wobei der Dreieckgenerator seine Informa­ tionen zur Bildung des Spritzpunktes aus dem sich mono­ ton ändernden Signal des Frequenz-Spannungs-Wandlers gewinnt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Treiberschaltung,

Fig. 2 den Sägezahngenerator der Treiberschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Dreieckgenerator mit benachbarten Bau­ elementen der erfindungsgemäßen Treiber­ schaltung und

Fig. 4 den Überblick über Spannungs-Stromverläufe in einem Zeitabschnitt an oder zwischen verschie­ denen Punkten der Schaltung gemäß Fig. 1-3 zur Erläuterung der Wirkungsweise.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Treiberschaltung für einen zweipulsigen, zweisträngi­ gen, kollektorlosen Gleichstrommotor mit einer ersten Statorwicklung 1 und einer zweiten Statorwicklung 2. Der Gleichstrommotor hat beispielsweise einen Lei­ stungsbereich bis etwa 3 Watt und eine Nenneingangs­ spannung von 12 Volt. Die Statorwicklungen 1, 2 sind mit ihrem einen Wicklungsende über eine Diode 3 mit einer Anschlußklemme 4 für den positiven Pol der Be­ triebsspannungsquelle verbunden.

Wie man in Fig. 1 erkennt, liegen die Statorwicklungen 1, 2 jeweils im Kollektorkreis eines ersten Leistungs­ transistors 5 und eines zweiten Leistungstransistors 6. Die Emitter der Leistungstransistoren 5, 6 sind mit­ einander verbunden und über einen Emitterwiderstand 7, der als Sicherungswiderstand und als Gegenkopplungs­ widerstand für die weiter unten beschriebene analoge Stromsteuerung dient, an eine Anschlußklemme 8 für den negativen Pol der Betriebsspannungsquelle angeschlos­ sen. Durch abwechselndes periodisches Ansteuern der Leistungstransistoren 5, 6 werden abwechselnd durch die Statorwicklungen 1, 2 Magnetfelder erzeugt, die den permanent magnetischen Rotor des kollektorlosen Gleich­ strommotors in Drehung versetzen. Die Begrenzung der Abschaltspannungen erfolgt dabei durch Zenerdioden 9, 10, die die Basis-Kollektorstrecken der Leistungs­ transistoren 5, 6 überbrücken.

Die Basis des ersten Leistungstransistors 5 ist mit dem Emitter eines als Analogschalter dienenden ersten Treibertransistors 11 und die Basis des zweiten Lei­ stungstransistors 6 mit dem Emitter eines ebenfalls als Analogschalter dienenden zweiten Treibertransistors 12 verbunden. Die Kollektoren der Treibertransistoren 11, 12 sind an den Ausgang eines Inverterverstärkers 13 angeschlossen, durch den in periodischen Abständen dreieckförmige Impulse geliefert werden, die es ge­ statten, durch Änderung des Verhältnisses der Ein­ schaltdauer zur Abschaltdauer innerhalb jeder Kommu­ tierungsperiode des Gleichstrommotors das Drehmoment des Gleichstrommotors zu verändern. Dabei erfolgt das Einschalten und Abschalten des Motorstroms entsprechend den abgeschrägten Flanken der dreieckförmigen Impulse "sanft", um Schaltgeräusche und Hochfrequenzstörungen soweit wie möglich zu unterdrücken. Die Leistungstran­ sistoren 5, 6 arbeiten dabei während des Einschaltens und Abschaltens zeitweise als lineare Verstärker und je nach der Amplitude des vom Inverterverstärker 13 ge­ lieferten Dreiecksignals für eine mehr oder weniger lange Zeit zwischen den Zeitabschnitten für das Ein­ schalten bzw. Ausschalten als Schalttransistoren, so daß durch die Statorwicklungen 1 und 2 Stromimpulse fließen, die etwa die Gestalt von Trapezen haben, wobei die Breite des Trapezes variiert und im Extremfall die Trapeze so schmal werden, daß sie zu einem Dreieck werden. Durch abwechselndes Ansteuern der als Analog­ schalter dienenden Treibertransistoren 11, 12 wird erreicht, daß die mit einer Rampenfunktion ansteigenden und abfallenden Impulse abwechselnd der ersten Stator­ wicklung und der zweiten Statorwicklung 2 zugeführt werden.

Die laufende Drehstellung des in der Zeichnung nicht dargestellten Rotors des zweipulsigen, zweisträngigen, kollektorlosen Gleichstrommotors wird mit Hilfe einer Sensorschaltung erfaßt, die ein Hallelement 14 enthält, dessen Ausgänge an einen ersten Hallsignalverstärker 15 und einen zweiten Hallsignalverstärker 16 angeschlossen sind. Die Hallsignalverstärker 15, 16 sind als Doppel­ komparator oder Doppeloperationsverstärker ausgebildet und erzeugen aus den Hallsignalen zwei um 180° el versetzte Rechtecksignale, die infolge der Widerstands­ beschaltung an den Eingängen der Hallsignalverstärker 15, 16 leicht unsymmetrisch geformt sind, so daß die Impulssignale jeweils etwas kürzer sind, als die Im­ pulspausen und an den Ausgängen der Hallsignalverstär­ ker 15, 16 nie gleichzeitig ein beispielsweise posi­ tives Impulssignal auftritt. Auf eine abfallende Flanke eines von einem der Hallsignalverstärker 15, 16 gelie­ ferten Impulses folgt somit mit kurzer zeitlicher Verzögerung eine Anstiegsflanke am Ausgang des jeweils anderen Hallsignalverstärkers 16, 15.

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Ausgang des ersten Hallsignalverstärkers 15 mit der Basis des ersten Treibertransistors 11 und der Ausgang des zweiten Hall­ signalverstärkers 16 mit der Basis des zweiten Treiber­ transistors 12 verbunden. Durch das abwechselnde Auf­ treten der rechteckförmigen Hallsignalimpulse werden daher die durch die Treibertransistoren 11, 12 gebil­ deten Analogschalter abwechselnd ein- und ausgeschal­ tet, so daß abwechselnd durch die erste Statorwicklung 1 und den ersten Leistungstransistor 5 einerseits und durch die zweite Statorwicklung 2 und den zweiten Leistungstransistor 6 andererseits ein Stromimpuls fließt. Das den Stromimpulsen zugeordnete Drehmoment hängt dabei von der Dauer ab, während der sich die Hallsignalimpulse und die am Ausgang des Inverterver­ stärkers 13 auftretenden Dreiecksimpulse überlappen. Die Dreiecksimpulse haben dabei eine Dauer, die nie größer als die Dauer der Hallsignalimpulse ist. Wenn die Dreiecksimpulse ihre maximale Länge haben, wird ein maximales Drehmoment erreicht, wobei durch die Lei­ stungstransistoren 5, 6 jeweils Stromimpulse mit einer trapezförmigen Gestalt fließen, solange der Drehzahl­ regler in dem vorgesehenen Betriebsbereich arbeitet.

Das Halteelement 14 ist über eine thermische Schutz­ schaltung 17 und einen Vorwiderstand 18 an die Be­ triebsspannung angeschlossen. Die thermische Schutz­ schaltung 17 bildet einen Überlastungsschutz oder eine Überwachungsschaltung für die Temperatur der Leistungs­ transistoren 5, 6. Bei einer Überschreitung der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur der Leistungstran­ sistoren 5, 6 gestattet es die thermische Schutzschal­ tung 17, die Treiberschaltung abzuschalten und durch Hysterese eine gewisse Zeit abgeschaltet zu halten. Dies geschieht z. B. einfach durch eine Unterbrechung der Stromzufuhr zum Hallelement 14, so daß keine Hall­ signalimpulse mehr erzeugt werden und die durch die Treibertransistoren 11, 12 gebildeten Analogschalter im ausgeschalteten Zustand bleiben.

Die von den Hallsignalverstärkern 15, 16 gelieferten Hall-Signalimpulse dienen nicht nur zur Steuerung der Treibertransistoren 11, 12, sondern auch als Synchroni­ sationssignale für einen Sägezahngenerator 19, der in Fig. 1 vereinfacht und in Fig. 2 detaillierter dar­ gestellt ist. Der Sägezahngenerator 19 nutzt die als Maß für die Drehzahl des Gleichstrommotors dienende Frequenz des Ausgangssignals des Hallelementes 14 und erzeugt Sägezahnimpulse, deren maximale Amplitude sich mit der Frequenz der Hallsignalimpulse und damit der Drehzahl des Gleichstrommotors ändert. Außerdem hängt die maximale Amplitude der vom Sägezahngenerator 19 erzeugten Sägezähne von einem Steilheitssteuersignal ab, das einem Steuersignaleingang 20 des Sägezahnge­ nerators 19 von einer steuerbaren Stromquelle 21, deren Bedeutung weiter unten erläutert werden wird, zugeführt wird.

Der Sägezahngenerator 19 enthält einen Ladekondensator 22, der von dem über den Steuersignaleingang 20 einge­ speisten Strom aufgeladen wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Aufladung des Ladekondensators 22 erfolgt, hängt von der Größe des von der gesteuerten Stromquelle 21 gelieferten Stromes ab. Mit zunehmender Ladung steigt die Ladespannung des Ladekondensators 22 und damit die am Ausgang 23 des Sägezahngenerators 19 anliegende augenblickliche Spannung des Sägezahnsig­ nals. In Fig. 2 erkennt man, daß der Ladekondensator 22 einerseits mit dem Signalsteuereingang 20 und an­ dererseits mit der Basis eines Impedanzwandlertran­ sistors 24 verbunden ist, der mit seinem Kollektor ebenso wie der Ladekondensator 22 mit einem der Pole der Betriebsspannungsquelle direkt verbunden ist. Im Emitterkreis des Impedanzwandlertransistors 24 liegt ein Emitterwiderstand 25, an dem die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators 19 abgegriffen wird.

Der Ladekondensator 22 liegt außerdem parallel zum Kollektor-Emitterkreis eines Entladetransistors 26, dessen Basis mit dem Kollektor eines Ansteuertran­ sistors 27 verbunden ist, dessen Emitter direkt mit dem Emitter des Entladetransistors 26 und dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand 28 mit der Betriebs­ spannungsquelle verbunden ist. Die Basis des Ansteuer­ transistors 27 ist über einen Koppelwiderstand 29 mit dem Ausgang des ersten Hallsignalverstärkers 15 und über einen Koppelwiderstand 30 mit dem Ausgang des zweiten Hallsignalverstärkers 16 verbunden. Aus diesem Grunde schaltet der Ansteuertransistor 27 jedesmal dann durch, wenn Impulspausen für beide von den Hallsignal­ verstärkern 15, 16 gelieferten Signale vorliegen. Dies ist immer nach einer halben elektrischen Umdrehung des Gleichstrommotors nach einer Rückflanke des Hallsignal­ impulses beim Ausgang eines der Hallsignalverstärker 15, 16 der Fall ist der jeweils andere Hallsignalver­ stärker 16, 15 eine Vorderflanke liefert. Während dieser Zeit wird der Ladekondensator 22 entladen gehal­ ten. Im Anschluß daran, kann die Ladespannung so lange steigen, bis wieder über beide Koppelwiderstände 29, 30 Impulspausen zur Basis des Ansteuertransistors 27 gelangen.

Aus der obigen Beschreibung des Sägezahngenerators 19 ergibt sich, daß die Dauer der Sägezahnimpulse im wesentlichen der Dauer der Hallsignalimpulse entspricht und daß die maximale Amplitude um so größer ist, je langsamer sich der Gleichstrommotor dreht und je mehr Strom von der gesteuerten Stromquelle 21 geliefert wird. Der Ladekondensator 22 wird somit von der steuer­ baren oder gesteuerten Stromquelle 21 geladen und bei jedem Kommutierungsvorgang rasch entladen. Zur Ent­ ladung dient das Summensignal, welches aus den Aus­ gangssignalen der Hallsignalverstärker 15, 16 gebildet wird.

Der Ausgang 23 des Sägezahngenerators 19 ist mit dem Steuereingang 31 eines Dreiecksgenerators 32, mit dem invertierenden Eingang 33 eines Komparators 34 mit offenem Kollektorausgang und mit dem invertierenden Eingang 35 eines Alarmkomparators 36 verbunden.

Der nichtinvertierende Eingang 37 des Komparators 34 ist an einen ersten Spannungsteiler mit einem ersten Widerstand 38, einem zweiten Widerstand 39 und einem dritten Widerstand 40 so angeschlossen, daß dem nicht­ invertierenden Eingang 37 etwa 75% der Spannung zuge­ führt wird, die an der Serienschaltung des ersten Widerstands 38 und des zweiten Widerstands 39 anliegt, die eine Zenerdiode 41 überbrücken, welche auch bei sich ändernder Betriebsspannung für die beschriebene Treiberschaltung eine konstante Bezugsspannung als Drehzahlreferenzsignal liefert.

Der Ausgang 42 des Komparators 34 ist über einen Kollektorwiderstand 43 von beispielsweise 1 Megohm mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle verbun­ den. Außerdem ist der Ausgang 42 über einen Widerstand 44 mit einem wesentlich niedrigeren Widerstandswert von beispielsweise 51 Kiloohm mit einem Ladekondensator 45 verbunden, wobei der Widerstand 44 und der Ladekonden­ sator 45 ein RC-Glied bilden, das über den Kollektor­ widerstand 43 und den Widerstand 44 bei offenem Kollek­ tor des Komparators 34 langsam aufgeladen wird und über den Widerstand 44 bei geschlossenem Kollektor im Aus­ gang 42 des Komparators 34 relativ schnell entladen wird. Dieses Laden und Entladen erfolgt in periodischen Abständen entsprechend den periodischen Abständen, mit denen das Sägezahnsignal am invertierenden Eingang 33 die Bezugsspannung am nichtinvertierenden Eingang 37 übersteigt. Die sich am Ladekondensator 45 einstellende mittlere Ladung oder Spannung ist damit abhängig von der Drehzahl des Gleichstrommotors. Jedesmal wenn die am invertierenden Eingang 33 liegende Sägezahnspannung höher als die am nichtinvertierenden Eingang 37 lie­ gende Drehzahlreferenzspannung ist, wird der Ladekon­ densator 45 etwas entladen, wobei sich am Ladekonden­ sator 45 eine mittlere nicht ganz geglättete Gleich­ spannung einstellt, die sinkt, wenn die Entladezeiten wegen einer geringer werdenden Drehzahl und dadurch größer werdenden Sägezahnamplitude steigen.

Die oben beschriebene Anordnung stellt somit einen Frequenzspannungswandler dar, dessen Ausgangsspannung umso höher ist, umso höher die Drehzahl des Gleich­ strommotors ist. Die Spannungsschwankungen innerhalb einer Periode liegen dabei meist nur im Bereich von 1 bis 5% der mittleren Gleichspannung und sind somit im wesentlichen vernachlässigbar.

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der nicht mit dem Widerstand 44 verbundene Anschluß des Ladekondensators 45 nicht mit der Masse, sondern mit dem Ausgang 46 des Dreieckgenerators 32, der über den Steuergang 31 mit dem Sägezahnsignal synchronisiert ist, verbunden. Aus diesem Grunde ist der an der Verbindung 48 des Wider­ standes 44 mit dem Ladekondensator 45 abgreifbaren Ladespannung die vom Dreieckgenerator 47 gelieferte Dreiecksignalspannung mit einer Periodendauer ent­ sprechend der Periodendauer des Sägezahnsignals über­ lagert. Die aus dem Gleichspannungsanteil und dem Drei­ ecksignalspannungsteil zusammengesetzte Spannung wird als Steuerspannung über einen Widerstand 49 zum inver­ tierenden Eingang des Inverterverstärkers 13 geführt, der mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten internen Kondensator stabilisiert ist und dessen Ver­ stärkung durch den Widerstand 49 und einen Widerstand 50 definiert ist. Aus diesem Grunde bestimmt das Verhält­ nis dieser Widerstände die Steilheit des Stromanstiegs bzw. Stromabfalls wenn die an der Verbindung 48 anliegen­ de Summenspannung unterhalb die Vergleichsspannung am nichtinvertierenden Eingang 51 des Inverterverstärkers 13 sinkt, die durch das Verhältnis der Widerstände 52 und 53 festgelegt ist. Wenn somit die Gleichspannungskom­ ponente am Ladekondensator 45 wegen einer beispiels­ weise durch eine Belastungserhöhung kleiner werdenden Drehzahl absinkt, so liegt die Amplitude des um die Gleichspannungskomponente verschobenen Dreiecksignals für einen größer gewordenen Zeitraum unterhalb der am nichtinvertierenden Eingang 51 anliegenden Spannung. Dies führt dazu, daß die Breite der am Ausgang 54 des Inverterverstärkers 13 auftretenden Dreieckimpulse größer wird, so daß das Impulspausenverhältnis an der Basis des jeweils durch die Hallsignalgeneratorimpulse selektierten Leistungstransistors 5, 6 steigt und dementsprechend die dreieckförmigen oder trapezförmigen Stromimpulse durch die Statorwicklungen 1, 2 breiter werden. Durch die breiter werdenden Stromimpulse in den Statorwicklungen 1, 2 ergibt sich ein höheres Dreh­ moment des Gleichsstrommotors, durch das dem beispiels­ weise durch eine Belastungserhöhung bewirkten Drehzahl­ abfall entgegengewirkt wird. Wenn die Drehzahl wieder steigt, werden die Sägezahnsignalimpulse kürzer und auch die Zeitdauern, während der das Sägezahnsignal am invertierten Eingang 33 des Komparators 44 oberhalb der Drehzahlreferenzspannung am nichtinvertierenden Eingang 37 liegt. Aus diesem Grunde verkürzen sich die Entlade­ zeiten des Ladekondensators 45, so daß die Gleich­ spannungskomponente an der Verbindung 48 wieder an­ steigt und die Impulsdauern am Ausgang 54 mit der Annäherung an die Solldrehzahl wieder kleiner werden. Entsprechend umgekehrt sind die Verhältnisse wenn die Drehzahl des Gleichstrommotors über die Solldrehzahl steigt.

In Fig. 3 ist der den Dreieckgenerator 32, den Kom­ parator 34 und den Alarmkomparator 36 enthaltende Schaltungsteil aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 detaillierter dargestellt. Die mit den in Fig. 1 dargestellten Bauelementen übereinstimmenden Bauele­ mente tragen die gleichen Bezugszeichen. Außerdem zeigt Fig. 3 noch einen Ausgangstransistor 55, an dessen Emitter der Widerstand 49 angeschlossen ist. Im Emit­ terkreis liegt ein Emitterwiderstand 56.

In Fig. 3 erkennt man außerdem, wie die Drehzahlre­ ferenzspannung am Abgriff zwischen den Widerständen 38 und 39 über einen Impedanzwandlertransistor 57 mit einem Emitterwiderstand 58 zum nichtinvertierenden Eingang 37 des Komparators 34 geführt wird.

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Dreieckgenerator 32 über eine Bezugsspannungsleitung 59 ebenfalls mit dem Drehzahlreferenzsignal beaufschlagt. Im Dreieckgenera­ tor 32 wird das Sägezahnsignal invertiert und das invertierte Signal gemeinsam mit dem ursprünglichen Signal einer analogen Vergleicherstufe zugeführt, welche das jeweilig größere der beiden Signale als Ausgangssignal an den Ausgang 46 weitergibt. Als Re­ ferenz für die Invertierung dient dabei die Drehzahl­ referenzspannung.

In Fig. 3 erkennt man wie die Funktionen des Dreieck­ generators 32 mit wenigen Bauelementen, nämlich zwei Transistoren 60 und 61 sowie drei Widerständen 62, 63 und 64 realisiert werden können. Die Widerstände 62, 63 haben etwa die gleichen Widerstandswerte, wobei der Widerstand 62 beispielsweise einen Wert von 43 Kiloohm und der Widerstand 63 einen Wert von 33 Kiloohm hat.

Wenn die am Steuereingang 31 über die Leitung 65 vom Ausgang 23 zugeführte Sägezahnsignalspannung nahe bei 0 Volt liegt, ist der Transistor 60 nichtleitend, so daß an dessen Kollektor eine hohe Spannung anliegt, die der Drehzahlreferenzspannung entspricht. Mit ansteigender Sägezahnspannung wird der Transistor 60 mehr und mehr leitend, so daß dessen Kollektor-Emitterspannung ab­ sinkt und der Spannungsabfall am Widerstand 62 steigt. Die der Basis des Transistors 61 zugeführte Basisspan­ nung sinkt entsprechend, so daß die Spannung am Wider­ stand 64 sinkt. Beim Ansteigen der Sägezahnsignalspan­ nung wird ein Zeitpunkt erreicht, zu dem der Transistor 60 ganz durchgeschaltet hat und die Kollektoremitter­ spannung sehr klein ist. Zu diesem Zeitpunkt hat die Spannung am Kollektor des Transistors 60 ihren nied­ rigsten Wert erreicht. Bei weiterem Ansteigen der Sägezahnsignalspannung steigt die Spannung am Kollektor des Transistors 60 wieder an, wobei die Spannung am Widerstand 64 wieder ansteigt. Auf diese Weise wird durch die Bauelemente 60 bis 64 ein synchronisiertes Dreiecksignal erzeugt. Zu bemerken ist, daß die Drei­ ecksignalspannung aufgrund des oben beschriebenen Regelkreises eine maximale Amplitude hat, die gering­ fügig unterhalb der Spannung der Drehzahlreferenz­ spannung liegt, die z. B. 4 Volt beträgt, so daß sich für das Dreiecksignal am Kollektor des Transistors 60 eine Amplitude ergibt, die zwischen 2 und 4 Volt drei­ eckförmig schwankt. Das Dreiecksignal wird durch den als Impedanzwandler arbeitenden Transistor 61 weiterge­ geben und am Widerstand 64 zur Überlagerung mit dem Ladespannungssignal auf dem Ladekondensator 45 abge­ griffen.

In Fig. 3 erkennt man weiterhin, wie der Alarmkompa­ rator 36 über eine Leuchtdiode 67 und einen Widerstand 66 mit der Betriebsspannung verbunden ist.

Wie weiter oben erwähnt, handelt es sich bei der Strom­ quelle 21 um eine steuerbare oder gesteuerte Strom­ quelle. Durch Verändern des von der Stromquelle 21 gelieferten Stroms ist es mit der in Fig. 1 darge­ stellten Schaltung möglich, entsprechend der von einem NTC-Widerstand 70 erfaßten Temperatur eine Tempera­ tur-Drehzahl-Kennlinie vorzugeben. Dazu sind neben dem NTC-Widerstand 70 noch Widerstände 71, 72, 73 und 74 vorgesehen, die über symbolisch dargestellte Verknüp­ fungsschaltungen oder Vergleichsschaltungen 75 und 76 der steuerbaren Stromquelle 21 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur über eine Steuerleitung 77 ein Steuersignal liefern. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung gestattet es, beispielsweise bei Temperaturen bis zu 30° eine konstante Drehzahl für den Gleichstrom­ motor zu erhalten, die unabhängig von den Motordaten und unabhängig von der Last des Motors ist. Erst wenn die vom NTC-Widerstand 70 erfaßte Temperatur über 30° ansteigt, wird die Stromquelle 21 verstellt, so daß mit steigender Temperatur eine steigende Drehzahl erreicht wird. Die maximale Drehzahl wird beispielsweise bei 50° erreicht. Im Anschluß daran bleibt die Drehzahl wieder konstant, vorzugsweise etwas unterhalb der Drehzahl, die der Motor ohne Regelung maximal erreichen kann.

Der analoge Vergleicher 75, der den Spannungsabfall am NTC-Widerstand 70 mit dem am Spannungsteiler aus den Widerständen 72, 73, 74 vergleicht, gibt jeweils die kleinere dieser Spannungen als Ausgangssignal weiter. Diese kleinere Spannung ist der Drehzahl unterhalb von beispielsweise 30° zugeordnet. Wenn die Temperatur über 30°C steigt, ist die am NTC-Widerstand 70 abfallende Spannung die kleinere und wird vom Vergleicher 75 zum Vergleicher 76 weitergegeben. Sinkt die durch den Temperaturwert am NTC-Widerstand 70 bedingte Spannung unterhalb einen beispielsweise der Temperatur von 50° zugeordneten Wert, so überträgt der Vergleicher 76 die zwischen den Widerständen 72 und 73 abgegriffene Span­ nung, die konstant ist und die maximale Drehzahl fest­ legt.

Fig. 4a zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangs­ signals des Hallelements 14,

Fig. 4b und 4c den Hallsignalimpuls der Hallsignalver­ stärker 15, 16,

Fig. 4d den Summen-Hallsignalimpuls hinter den Koppelwiderständen 29, 30,

Fig. 4e die Zähnezahnspannung U ₂₃ am Ausgang des Generators 19,

Fig. 4f die "Ladespannung" am Ladekondensator 45 ohne überlagertes Signal des Dreieckgenerators 32,

Fig. 4g das Ausgangssignal U ₄₆ des Dreieckgenerators 32,

Fig. 4h den tatsächlichen Spannungsverlauf am Punkt 48.

Fig. 4a zeigt den Spannungsverlauf U _141/142 an den Ausgängen 141, 142 des Hallelements 14. Die Hallsignal­ verstärker 15, 16 erzeugen aus den Hallsignalen, d. h. dem Spannungsverlauf U _141/142 zwei um 180° el versetzte Rechtecksignale U ₁₅₀ bzw. U ₁₆₀ wie in Fig. 4b, c dar­ gestellt. Auf eine abfallende Flanke 158 (Rückflanke) folgt eine Anstiegsflanke 157 (Vorderflanke) am Aus­ gang des jeweils anderen Verstärkers 16, 15.

In den so gebildeten Impulspausen 155 (Fig. 4d) der von den Hallsignalverstärkern 15, 16 gelieferten Signale schaltet der Transistor 27 jeweils durch. Nach einer Rückflanke 158 des Hallsignalimpulses beim Ausgang eines der Verstärker 15, 16 liefert der jeweils andere Verstärker 16, 15 eine Vorderflanke 157. Während dieser Zeit wird der Ladekondensator 22 entladen gehal­ ten. Im Anschluß daran kann die Ladespannung U ₂₃ (Fig. 4e) steigen, bis zur nächsten Impulspause 155.

Der in Fig. 4d dargestellte Verlauf des Summensignals U _30* aus den Ausgangssignalen der Verstärker 15, 16 wirkt hinter den Koppelwiderständen 29, 30 auf die Basis des Transistors 27.

Der Kondensator 45 würde bei Anschluß an das O-Potential (Ziffer 8) bei offenem Kollektor des Komparators 34 langsam aufgeladen (Zeitkonstante t _laden ≈ 20* τ _entladen ) und bei geschlossenem Kollektor schnell ent­ laden (Zeitkonstante τ _entladen relativ klein). Dieses Laden und Entladen erfolgte periodisch so, wie das Säge­ zahnsignal U ₃₃ (= U ₂₃) am invertierenden Eingang 33 die Bezugsspannung U ₃₇ am nichtinvertierenden Eingang 37 übersteigt.

Der Ladekondensator 45 ist aber mit dem Ausgang 46 des Dreieckgenerators 32 verbunden. Deshalb ist die auf den Verbindungspunkt 48 einwirkende "Ladespannung" mit der vom Dreieckgenerator 32 gelieferten (in Fig. 4g dargestellten) Dreiecksignalspannung U ₄₆ überlagert. Die aus dem Anteil der Spannung  und dem Dreiecksignalspannungsteil U ₄₆ zusammenge­ setzte Spannung U ₄₈ wirkt über Widerstand 49 auf den Eingang des Inverterverstärkers 13.

Fig. 4f zeigt den Anteil der "Ladespannung" U _48* mit ihrem Mittelwert .

Fig. 4h zeigt den tatsächlichen Verlauf der Spannung U ₄₈ am Punkt 48. Er wird aus dem Wechselanteil von U ₄₆ (siehe Fig. 4g) und der Gleichspannungskomponente an der Verbindung 48 (die in Fig. 4f als U _48* mit ihrem Mittelwert dargestellt ist) gebildet.

Vorzugsweise ist die Stromquelle 21 eine von einem NTC- Widerstand 70 steuerbare oder gesteuerte Stromquelle. Durch Verändern des von der Stromquelle 21 gelieferten Stroms wird die Amplitude des Sägezahnsignals 23 ver­ ändert und es ist mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung möglich, entsprechend der von einem NTC- Widerstand 70 erfaßten Temperatur eine Temperatur- Drehzahl-Kennlinie vorzugeben.

Claims (2)

1. Einrichtung zur elektronischen Drehzahlregelung bürstenloser Gleichstrommotoren, mit einer Beeinflussung der Motorleistung durch das Verhältnis der Einschaltdauer zur Ausschaltdauer der der mindestens einer Motorwicklung zuführbaren Stromimpulse, mit rampenförmig gesteuerten Ein­ schalt- und Abschaltflanken der Stromimpulse variabler Dauer, dadurch gekennzeich­ net, daß die Frequenz eines drehzahlproporti­ onalen Signals (15, 16) als Maß der Drehzahl zur Drehzahlregelung verwendet wird, daß die drehzahl­ proportionale Frequenz einem Frequenz-Spannungs- Wandler (19, 34) zugeführt wird, welcher Wandler eine innerhalb einer Periodendauer monoton sich ändernde Signalgröße erzeugt, deren Grenzwert am Ende der Periodendauer einer Vergleicherstufe (34) zuführbar ist, welche die Einschaltdauern der den Statorwicklungen (1, 2) des Motors zugeführten Stromimpulse beeinflußt, und daß ein Dreieckge­ nerator (32) zur Steuerung des rampenförmigen Stromverlaufs vorgesehen ist, welcher ein Dreieck­ signal erzeugt, dessen Spitzpunkt wenigstens annähernd in der Mitte einer Periodendauer des Frequenz-Spannungs-Wandlers liegt, wobei der Dreieckgenerator (32) seine Informationen zur Bildung des Spitzpunktes aus dem sich monoton ändernden Signal (23) des Frequenz-Spannungs-Wand­ lers (19) gewinnt.

2. Treiberschaltung für einen kollektorlosen Gleich­ strommotor mit einem wenigstens zweipoligen per­ manentmagnetischen Rotor sowie mindestens einer an der zeitweise als Schalter arbeitende Endstufe der Treiberschaltung angeschlossenen Statorwicklung und mit einem die Rotorstellung erfassenden Sensor wobei das der Endstufe während jeder Kommutie­ rungsphase zugeführte Steuersignal einen rampen­ förmigen Verlauf des Stromes in der Statorwicklung bewirkt, und der Endstufe eine durch die pe­ riodische Signale des Sensors gesteuerte Verknüpfungsschaltung zugeordnet ist, die inner­ halb eines durch die periodischen Sensorsignale vorgegebenen Zeitrahmens für die Ansteuerung der Endstufe ein in seiner Dauer verstellbares End­ stufensteuersignal erzeugt, dessen Dauer kleiner als die Dauer des jeweiligen Sensorsignales ist, dadurch gekennzeichnet, daß die peri­ odischen Signale (15, 16) des Sensors (14) einen Sägezähne vorherbestimmbarer Steigung (21) erzeu­ genden Sägezahngenerator (19) aufweisen, dessen Ausgang (23) mit dem Eingang (33) eines die Säge­ zahnspannung mit einer Drehzahlreferenzsignalspan­ nung (37) vergleichenden Komparators (34) ver­ bunden ist, dessen Ausgang an ein RC-Glied (43, 44, 45) angeschlossen ist, dessen Ladekondensator (45) über einen hohen Widerstand (43) aufladbar und über einen kleinen Widerstand (44) entladbar ist, daß der Ladekondensator (45) des RC-Gliedes (43, 44, 45) an seinem kalten Ende dem Ausgang (46) eines durch das Sägezahnsignal synchroni­ sierten Dreiecksignalgenerator (32) verbunden ist und daß die mit der Dreieckspannung überlagerte Spannung (48) des RC-Gliedes (43, 44, 45) über einen Komparator (13) als Endstufensteuersignal (54) der Verknüpfungsschaltung (11, 12) zuführbar ist.