DE3907139A1

DE3907139A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung eines gleichstrommotors

Info

Publication number: DE3907139A1
Application number: DE19893907139
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Bloemeke; Josef Dipl Ing Sochor
Original assignee: BTS Broadcast Television Systems GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1990-09-13

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 29 44 691 A1 bekannt, bei welcher eine aus komplementären Transistoren bestehende Gegentaktendstufe von einem Spannungsverstärker angesteuert wird, welcher aus zwei in Gegentaktschaltung angeordneten Operationsverstärkern besteht, deren Ausgänge über je einen als Spannungsbegrenzer betriebenen Transistor mit dem Eingang eines Operationsverstärkers verbunden ist, dessen Ausgangssignal in einer Rückkopplungsschleife zu Signaleingängen der in Gegentaktschaltung angeordneten Operationsverstärker übertragbar sind. Diese bekannte Schaltungsanordnung begrenzt den Spannungshub des anliegenden Steuersignals. Eine lastabhängige Begrenzung findet dagegen nicht statt, so daß bei einer Verwendung von Gleichstrommotoren als Wickelmotoren für Magnetbandspulen die komplementären Transistoren der Gegentaktendstufe zerstört werden können. Bei einem Wickelvorgang kann ein durch das Drehmoment der Magnetbandspule angetriebener Gleichstrommotor derart hohe Spannungen und Ströme generieren, daß die Grenzdaten der komplementären Transistoren um ein Vielfaches überschritten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zuverlässig vor einer Zerstörung zu schützen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß die gefährdeten komplementären Transistoren der Gegentaktendstufe durch eine Kombination verschiedener Schutzmaßnahmen vor einer Zerstörung geschützt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Schaltungsanordnung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung mit einer Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient ein Gleichstrommotor 1 zum Antrieb eines (nicht dargestellten) Bandwickels, auf dem eine Magnetbandspule eines ebenfalls nicht näher dargestellten Video-Magnetbandgerätes gelagert ist. Eine Leitung des Gleichstrommotors 1 ist mit einem Masse-Bezugspotential und eine andere Leitung mit einem Knotenpunkt 2 verbunden. Zwischen dem Knotenpunkt 2 und einem Anschlußpunkt 3 einer positiven Betriebsspannungsquelle +U _B ist ein NPN-Transistor 4 und ein Emitterwiderstand 5 eines Zweiges einer komplementären Gegentaktendstufe angeordnet. Ein anderer Zweig der komplementären Gegentaktendstufe mit einem PNP-Transistor 6 und einem Emitter-Widerstand 7 liegt zwischen dem Knotenpunkt 2 und einer Anschlußklemme 8 einer negativen Betriebsspannungsquelle -U _B. Die Basisanschlüsse der komplementären Transistoren 4 und 5 sind über Dioden 9 und 10 mit einer Eingangsklemme 11 verbunden, an welcher ein Steuersignal liegt. In Abhängigkeit der Polarität und der Amplitude des anliegenden Steuersignals läßt sich die Drehrichtung und die Drehzahl des Gleichstrommotors 1 einstellen.

Zum Schutz des NPN-Transistors 4 vor einer strommäßigen Überlastung wird die über dem Emitter-Widerstand 5 abfallende Spannung mit einem Widerstand 12 abgegriffen und der Basis eines NPN-Transistors 13 zugeführt. Bei Erreichen einer bestimmten Stromstärke in dem Emitter-Widerstand 5 wird die Kollektor-Emitter-Strecke des NPN-Transistors 13 leitend, so daß das der Basis des NPN-Transistors 4 zugeführte Steuersignal in der Amplitude begrenzt wird. Gleichzeitig wird dabei auch der Arbeitspunkt des NPN-Transistors 4 dahingehend beeinflußt, daß der Strom der Kollektor-Emitter-Strecke des NPN-Transistors 4 reduziert wird.

Mit einer weiteren Schutzschaltung, die aus einem Spannungsteiler 14, 15 und 16, einem PNP-Transistor 17, einer Emitter-Kombination 18 und 19 sowie einem Kollektor-Widerstand 20 besteht, wird die Spannung zwischen dem Knotenpunkt 2 und der positiven Betriebsspannungsquelle +U _B überwacht. Dazu wird die durch den Spannungsteiler 14, 15 und 16 entsprechend geteilte Spannungsdifferenz der Basis des PNP-Transistors 17 zugeführt. Beim Überschreiten eines durch die Emitter-Kombination (Widerstand 18, Zenerdiode 19) definierten Arbeitspunkt wird die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 17 leitend und steuert so über die Basis des NPN-Transistors 13 einer Spannungsüberlastung des NPN-Transistors 4 entgegen. Die beiden Schutzschaltungen sind dabei so abgestimmt, daß zunächst die Schutzschaltung mit dem PNP-Transistor 17 den NPN-Transistor 13 beeinflußt, bevor bei größeren Strömen in dem Emitter-Widerstand 5 der NPN-Transistor 13 über den Widerstand 12 signalmäßig angesprochen wird.

Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist einer der Widerstände des Spannungsteilers 14, 15 und 16 in Form eines Kaltleiters ausgeführt. Der Kaltleiterwiderstand 15 ist wärmeleitend mit dem Gehäuse des NPN-Transistors 4 verbunden. Sollte sich das Gehäuse des NPN-Transistors 4 über einen bestimmten Punkt hinaus erwärmen, wird der Kaltleiterwiderstand 15 hochohmig. Unabhängig von dem jeweiligen Spannungspotential am Knotenpunkt 2 wird somit die Kollektor-Emitter-Strecke des PNP-Transistors 17 leitend und der NPN-Transistor 4 über den NPN-Transistor 13 gesperrt.

Die parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 4 und 5 angeordneten Dioden 21 und 22 verhindern in an sich bekannter Weise Beschädigungen der komplementären Transistoren 4 und 6, die sich durch Polaritätswechsel des Gleichstrommotors 1 ergeben.

Die Schutzschaltungen für den NPN-Transistor 4 sind mit entsprechend angepaßter Polarität auch in dem Zweig der Gegentakt-Endstufe mit dem PNP-Transistor 6 vorgesehen. So dient beispielsweise ein Widerstand 23 in Verbindung mit dem PNP-Transistor 24 zur strommäßigen Begrenzung des über die Kollektor-Emitter-Strecke des PNP-Transistors 6 fließenden Stroms. Die aus Elementen 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31 bestehende Schutzschaltung überwacht die Spannung zwischen dem Knotenpunkt 2 und der Anschlußklemme 8. Der zwischen dem Knotenpunkt 2 und der Eingangsklemme 11 angeordnete Widerstand 32 koppelt das Ausgangssignal auf den Eingang zurück, um einen stabilen Betrieb der vorliegenden Gegentakt-Endstufe sicherzustellen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstrommotors, bestehend aus einer Gegentakt-Endstufe,
bei welcher der Gleichstrommotor über zwei Emitter-Widerstände mit den Emittern komplementärer Transistoren verbunden ist und bei welcher an Basisanschlüssen der komplementären Transistoren ein Steuersignal liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der komplementären Transistoren (4; 6) ein erster und ein zweiter Transistor (13, 17; 24, 30) zugeordnet ist, wobei die Basis des ersten Transistors (13; 24) und der Kollektor des zweiten Transistors (17; 30) mit dem Emitter des zugeordneten komplementären Transistors (4; 6) verbunden ist,
wobei die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors (13; 24) parallel zur Basis und dem Emitter-Widerstand (5; 7) des zugeordneten komplementären Transistors (4; 6) geschaltet ist,
wobei die Basis des zweiten Transistors (17; 30) an einem Spannungsteiler (14, 15, 16; 25, 26, 27),
welcher zwischen einem Betriebsspannungsanschluß (3; 8) und einem Anschluß (2) des Gleichstrommotors (1) angeordnet ist, liegt, und
wobei der Emitter des zweiten Transistors (17; 30) über einen weiteren Emitter-Widerstand (18; 28) mit dem Betriebsspannungsanschluß (3; 8) verbunden ist.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Widerstände des Spannungsteilers (14, 15, 16; 25, 26, 27) ein temperaturabhängiger Widerstand (15; 26) ist, welcher wärmeleitend mit einem Gehäuse des zugeordneten komplementären Transistors (4; 6) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterzuleitung des zweiten Transistors (17; 30) eine Zenerdiode (19; 29) geschaltet ist.