DE3817870A1 - Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor - Google Patents
Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotorInfo
- Publication number
- DE3817870A1 DE3817870A1 DE19883817870 DE3817870A DE3817870A1 DE 3817870 A1 DE3817870 A1 DE 3817870A1 DE 19883817870 DE19883817870 DE 19883817870 DE 3817870 A DE3817870 A DE 3817870A DE 3817870 A1 DE3817870 A1 DE 3817870A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- signal
- speed
- motor
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883817870 DE3817870A1 (de) | 1987-05-27 | 1988-05-26 | Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3717863 | 1987-05-27 | ||
DE19883817870 DE3817870A1 (de) | 1987-05-27 | 1988-05-26 | Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3817870A1 true DE3817870A1 (de) | 1988-12-22 |
Family
ID=25856064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883817870 Ceased DE3817870A1 (de) | 1987-05-27 | 1988-05-26 | Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3817870A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4032988A1 (de) * | 1989-11-13 | 1991-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Buerstenloser motor und damit ausgeruestetes axialgeblaese |
DE4323504B4 (de) * | 1993-07-14 | 2007-11-22 | Papst Licensing Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur Bestromung eines bürstenlosen Gleichstrommotors |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987002528A1 (en) * | 1985-10-21 | 1987-04-23 | Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg | Collector-free d.c. motor, its drive circuit and process for its operation |
-
1988
- 1988-05-26 DE DE19883817870 patent/DE3817870A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987002528A1 (en) * | 1985-10-21 | 1987-04-23 | Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg | Collector-free d.c. motor, its drive circuit and process for its operation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4032988A1 (de) * | 1989-11-13 | 1991-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Buerstenloser motor und damit ausgeruestetes axialgeblaese |
DE4323504B4 (de) * | 1993-07-14 | 2007-11-22 | Papst Licensing Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur Bestromung eines bürstenlosen Gleichstrommotors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0242387B1 (de) | Kollektorloser gleichstrommotor, treiberschaltung für einen kollektorlosen gleichstrommotor sowie verfahren zum betrieb eines kollektorlosen gleichstrommotors | |
DE3044056C2 (de) | Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor | |
EP1129519B1 (de) | Elektronisch kommutierter motor mit einer kommutierungsanordnung zum bremsen | |
DE4113732C2 (de) | Lichtmaschine für Kraftfahrzeuge | |
EP1797634B1 (de) | Verfahren und anordnung zum steuern der bestromung eines elektronisch kommutierten motors | |
EP0895345B1 (de) | Verfahren zur Überwachung eines kollektorlosen Gleichstrommotors, und Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens | |
EP2561608B1 (de) | Verarbeitung einer motorgrösse eines gleichstrommotors | |
EP2603971B1 (de) | Elektronisch kommutierter motor | |
EP2025054A1 (de) | Verfahren zum betrieb eines elektronisch kommutierten motors, und motor zur durchführung eines solchen verfahrens | |
EP0739084A2 (de) | Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Elektromotors, und Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens | |
DE19804874A1 (de) | Antriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor | |
EP1689072B1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Regelung eines mehrphasigen bürstenlosen Elektromotors | |
DE3141190C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors | |
DE10235293A1 (de) | Verfahren zur Steuerung der Kommutierung bei einem elektronisch kommutierenden Motor, und elektronisch kommutierter Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens | |
DE3643221A1 (de) | Gleichstromsteller | |
DE4406546B4 (de) | Treiberschaltung eines schaltbaren Reluktanzmotors | |
DE19804597A1 (de) | Antriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor | |
EP0024300A1 (de) | Verfahren zur Pulsbreitensteuerung eines Gleichstrom-Umkehrstellers und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
WO2010046386A2 (de) | Verfahren zum betreiben eines elektromotors | |
DE69127808T2 (de) | Stromregler für induktive last | |
EP3285381A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und elektrische maschine | |
EP3413459B1 (de) | Verfahren zur blockiererkennung von elektrisch kommutierten elektromotoren | |
DE3817870A1 (de) | Treiberschaltung fuer einen kollektorlosen gleichstrommotor | |
DE10018053A1 (de) | Schrittmotor-Stabilisierungssteuerung | |
DE3607014A1 (de) | Schaltungsanordnung zur ansteuerung eines gleichstrommotors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PAPST LICENSING GMBH, 78549 SPAICHINGEN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8131 | Rejection |