DE3921332A1 - Setting motor operating circuitry for motor vehicle - uses power transistor bridge and two pairs of driver transistors - Google Patents
Setting motor operating circuitry for motor vehicle - uses power transistor bridge and two pairs of driver transistorsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Stellmotors in einem Kraftfahrzeug mit einer Brückenendstufe, die im wesentlichen in zwei Brückenzweigen je zwei Leistungstransistoren von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweist und deren erste Diagonale mit einer Betriebsspannung beaufschlagbar ist und deren zweite Diagonale einen mit dem Stellmotor zu verbindenden Ausgang bildet, wobei die Kollektoren der Leistungstransistoren jeweils eines Brückenzweiges miteinander verbunden sind.The invention relates to a circuit arrangement for operation an actuator in a motor vehicle with a Bridge output stage, which essentially consists of two bridge branches two power transistors each of opposite Has conductivity type and the first diagonal with an operating voltage can be applied and the second Diagonal an output to be connected to the servomotor forms, the collectors of the power transistors each of a bridge branch are connected to each other.
Bei elektro-motorischen Stellgliedern ist häufig ein allmähliches Auslaufen des Stellmotors unerwünscht, da dieses zu einer Fehleinstellung der einzustellenden Größe führt und gegebenenfalls auch Beschädigungen des Stellgliedes beim Erreichen von Endstellungen haben kann. Dieses gilt insbesondere für Stellglieder, bei denen der Stellmotor mit dem Stellglied durch ein selbsthemmendes Getriebe verbunden ist. Die durch die hohe Drehzahl des Motors ebenfalls hohe Rotationsenergie muß beim gezielten Positionieren des Stellgliedes sowie beim Erreichen der Endstellungen in möglichst kurzer Zeit vernichtet werden. Dazu sind Brückenendstufen bekannt, die den Motor je nach erwünschter Drehrichtung gepolt mit der Betriebsspannung verbinden oder zum Zwecke des Anhaltens über zwei Transistoren kurzschließen.In the case of electromotive actuators, is often a gradual leakage of the actuator undesirable because this leads to an incorrect setting of the size to be set leads and possibly also damage the Actuator can have when reaching end positions. This applies in particular to actuators where the Actuator with the actuator through a self-locking Gearbox is connected. The high speed of the Motors also have high rotational energy when targeted Positioning the actuator and when reaching the End positions are destroyed in the shortest possible time. For this purpose, bridge output stages are known, which depend on the motor desired direction of rotation polarized with the operating voltage connect or for the purpose of stopping over two Short-circuit transistors.
Bei der Ansteuerung der vier Transistoren einer derartigen Brückenendstufe ist es wichtig, daß die drei Betriebsarten - Drehen in einer Richtung, Drehen in der anderen Richtung und Anhalten durch Kurzschluß - durch die Zuführung von Steuersignalen ermöglicht werden. Es ist jedoch zu verhindern, daß beide Transistoren jeweils einer der Brückenzweige gleichzeitig leitend werden, da ansonsten eine Zerstörung der Transistoren durch Überlastung erfolgt. Dieses gilt sowohl für ein andauerndes Leiten beider Transistoren als auch für ein kurzzeitiges Überschneiden der leitenden Phasen beider Transistoren während des Übergangs von einem Betriebszustand zum anderen.When driving the four transistors of such It is important that the three operating modes - Turn in one direction, turn in the other direction and Stopping by short circuit - by feeding Control signals are made possible. However, it is too prevent that both transistors one of the Bridge branches become conductive at the same time, otherwise one Transistors are destroyed by overload. This applies both to ongoing management of both Transistors as well as for a short overlap of the conducting phases of both transistors during the transition from one operating state to another.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Stellmotors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, anzugeben, bei welcher mit geringem Schaltungsaufwand die drei genannten Betriebsarten möglich sind und ein Fehlschalten verhindert wird.The object of the present invention is a Circuit arrangement for operating a servomotor, in particular in a motor vehicle, in which the three mentioned with little circuitry Operating modes are possible and incorrect switching is prevented becomes.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungstransistoren jeweils eines Brückenzweiges von zwei über einen Widerstand in Reihe geschalteten Treibertransistoren ansteuerbar sind, wobei jeweils ein Treibertransistor vom gleichem Leitfähigkeitstyp ist wie der von ihm angesteuerte Leistungstransistor und über seinen Kollektor mit dessen Basis verbunden ist, daß die Basisanschlüsse der jeweils einem Brückenzweig zugeordneten Treibertransistoren derart an einen aus einer Reihenschaltung aus vier Widerständen bestehenden Spannungsteiler angeschlossen sind, daß die Basis des ersten Treibertransistors zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand mit dem Spannungsteiler verbunden ist, daß die Basis des zweiten Treibertransistors zwischen dem dritten und dem vierten Widerstand mit dem Spannungsteiler verbunden ist und daß ein Schaltsignal dem Spannungsteiler zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand zuführbar ist.The circuit arrangement according to the invention is thereby characterized in that the power transistors each one Bridge branch of two across a resistor in series switched driver transistors can be controlled, wherein one driver transistor each of the same conductivity type is like the power transistor it drives and connected to its base via its collector that the basic connections of one bridge branch each assigned driver transistors to one of a Series connection consisting of four resistors Voltage dividers are connected that the base of the first Driver transistor between the first and the second Resistor connected to the voltage divider that the Base of the second driver transistor between the third and the fourth resistor connected to the voltage divider is and that a switching signal between the voltage divider the second and the third resistor can be supplied.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified invention possible.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.The invention allows numerous embodiments. A of which is shown schematically in the drawing and described below.
Die Leistungstransistoren 1, 2; 1′ und 2′ bilden eine an sich bekannte Brückenendstufe, deren erste Diagonale zwischen Masse und Betriebsspannung Ub geschaltet ist und deren zweite Diagonale 5, 5′ mit einem Stellmotor M verbunden ist. Den Leistungstransistoren 1, 2; 1′, 2′ ist jeweils eine Freilaufdiode 3, 4, 3′, 4′ zugeordnet, welche ein impulsförmiges Ansteuern von Verbrauchern mit induktiver Komponente ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist zwar im wesentlichen nicht für eine pulsierende Ansteuerung vorgesehen. Da jedoch Leistungstransistoren mit einer integrierten Freilaufdiode preiswert auf dem Markt erhältlich sind und eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer pulsierenden Ansteuerung nicht auszuschließen ist, wurden die Freilaufdioden bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen. The power transistors 1 , 2 ; 1 'and 2 ' form a bridge output stage known per se, the first diagonal of which is connected between ground and the operating voltage U b and the second diagonal 5 , 5 'of which is connected to a servomotor M. The power transistors 1 , 2 ; 1 ', 2 ' is assigned a free-wheeling diode 3 , 4 , 3 ', 4 ', which enables pulsed activation of consumers with an inductive component. The circuit arrangement according to the invention is essentially not intended for pulsating control. However, since power transistors with an integrated free-wheeling diode are inexpensively available on the market and an application of the circuit arrangement according to the invention with a pulsating control cannot be ruled out, the free-wheeling diodes were provided in the exemplary embodiment.
Zum Betrieb des Stellmotors M in einer Richtung werden beispielsweise die Leistungstransistoren 1 und 2′ in den leitenden Zustand geschaltet, so daß der Strom vom Positiven Pol der Betriebsspannungsquelle Ub über den Leistungstransistor 1, den Anschluß 5, den Stellmotor, den Anschluß 5′ und den Leistungstransistor 2′ nach Masse fließt. Soll der Stellmotor M sich in der anderen Richtung drehen, so werden in entsprechender Weise die Leistungstransistoren 1′ und 2 in den leitenden Zustand geschaltet.To operate the servomotor M in one direction, for example, the power transistors 1 and 2 'are switched to the conductive state, so that the current from the positive pole of the operating voltage source U b via the power transistor 1 , the terminal 5 , the servomotor, the terminal 5 ' and the power transistor 2 'flows to ground. If the servomotor M is to rotate in the other direction, the power transistors 1 'and 2 are switched to the conductive state in a corresponding manner.
Zum Abbremsen des Stellmotors M können entweder die Leistungstransistoren 1 und 1′ oder die Leistungstransistoren 2 und 2′ gleichzeitig leitend geschaltet werde. Diese bilden für den Motor praktisch einen Kurzschluß, so daß dessen Rotationsenergie in Verlustwärme umgewandelt wird. Werden beispielsweise die Leistungstransistoren 2 und 2′ zum Bremsen verwendet, so ist sicherzustellen, daß nicht gleichzeitig einer der oder beide Leistungstransistoren 1, 1′ in den leitenden Zustand geschaltet werden.To brake the servomotor M, either the power transistors 1 and 1 'or the power transistors 2 and 2 ' can be turned on at the same time. These practically form a short circuit for the motor, so that its rotational energy is converted into heat loss. For example, if the power transistors 2 and 2 'are used for braking, it must be ensured that not one or both of the power transistors 1 , 1 ' are switched into the conductive state at the same time.
Die im folgenden beschriebenen Transistorstufen zur Ansteuerung der Leistungstransistoren stellen dieses in vorteilhafter Weise sicher. Da die gesamte Schaltungsanordnung symmetrisch ist, wird nur der eine Teil im einzelnen beschrieben.The transistor stages described below for Control of the power transistors put this in advantageously safe. Because the whole Circuit arrangement is symmetrical, only one part described in detail.
Um sicherzustellen, daß ohne eine weitere Ansteuerung die Basisanschlüsse der Leistungstransistoren 1, 2 Emitterpotential erhalten - also nichtleitend sind, sind bei dem Ausführungsbeispiel Widerstände 6, 7 den Basis-Emitterstrecken der Leistungstransistoren 1, 2 parallelgeschaltet. Zur Ansteuerung sind die Basisanschlüsse der Leistungstransistoren 1, 2 mit dem Kollektor je eines Treibertransistors 8, 9 verbunden, der vom gleichen Leitfähigkeitstyp ist wie der anzusteuernde Leistungstransistor. Die Kollektoren der Treibertransistoren 8, 9 sind über einen Widerstand 10 miteinander verbunden, während die Emitter der Treibertransistoren an die Betriebsspannungsquelle Ub bzw. Massepotential angeschlossen sind.In order to ensure that the base connections of the power transistors 1 , 2 receive emitter potential, ie are not conductive, without further control, in the exemplary embodiment resistors 6 , 7 are connected in parallel to the base-emitter paths of the power transistors 1 , 2 . For control purposes, the base connections of the power transistors 1 , 2 are connected to the collector of a driver transistor 8 , 9 , which is of the same conductivity type as the power transistor to be controlled. The collectors of the driver transistors 8 , 9 are connected to one another via a resistor 10 , while the emitters of the driver transistors are connected to the operating voltage source U b or ground potential.
Die Basisanschlüsse der Treibertransistoren werden über einen Spannungsteiler aus vier Widerständen 11, 12, 13, 14 angesteuert, der ebenfalls den positiven Pol der Betriebsspannung Ub mit Massepotential verbindet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 12 und 13 dient als Eingang für die Treiberstufen. Ihm wird über einen als Impedanzwandler geschalteten Transistor 15 eine Schaltspannung zugeführt, die über einen Transistor 18 von einem Eingang E zugeleitet wird. Die Basis des Transistors 15 ist mit dem Kollektor 18 verbunden, wobei ein Widerstand 16 als Arbeitswiderstand für den Transistor 18 dient. Der Basis-Emitterstrecke des Transistors 15 ist eine Diode 17 antiparallel geschaltet.The base connections of the driver transistors are controlled via a voltage divider consisting of four resistors 11 , 12 , 13 , 14 , which likewise connects the positive pole of the operating voltage U b to ground potential. The connection point between the resistors 12 and 13 serves as an input for the driver stages. It is supplied with a switching voltage via a transistor 15 connected as an impedance converter, which is fed from an input E via a transistor 18 . The base of the transistor 15 is connected to the collector 18 , a resistor 16 serving as a load resistor for the transistor 18 . A diode 17 is connected anti-parallel to the base-emitter path of transistor 15 .
Der Basis des Transistors 18 ist ein Spannungsteiler 19, 20 vorgeschaltet. Ein Widerstand 21 kann alternativ als sogenannter Pull-up-Widerstand vorgesehen sein, damit ein dem Eingang E zugeführtes Steuersignal durch einen zwischen dem Eingang E und Masse eingefügten Schalter gebildet werden kann.A voltage divider 19 , 20 is connected upstream of the base of transistor 18 . A resistor 21 can alternatively be provided as a so-called pull-up resistor, so that a control signal supplied to input E can be formed by a switch inserted between input E and ground.
Ist das dem Eingang E zugeführte Steuersignal positiv, so wird der Transistor 18 leitend, so daß sein Kollektor etwa Massepotential annimmt und der Transistor 15 nichtleitend wird. Von dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle Ub fließt über die Widerstände 11, 12, die Diode 17 und den Transistor 18 ein Strom, wodurch am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 11 und 12 eine Spannung entsteht, welche den Treibertransistor 8 in den leitenden Zustand steuert. Da die Diode 17 und der durchgeschaltete Transistor 18 einen wesentlich geringeren Widerstand aufweisen als die Widerstände 11, 12, bleibt der Treibertransistor 9 nichtleitend.If the control signal supplied to the input E is positive, the transistor 18 becomes conductive, so that its collector assumes approximately ground potential and the transistor 15 becomes non-conductive. A current flows from the positive pole of the operating voltage source U b via the resistors 11 , 12 , the diode 17 and the transistor 18, as a result of which a voltage arises at the connection point between the resistors 11 and 12 , which controls the driver transistor 8 into the conductive state. Since the diode 17 and the switched transistor 18 have a substantially lower resistance than the resistors 11 , 12 , the driver transistor 9 remains non-conductive.
Durch den leitenden Treibertransistor 8 entspricht dessen Kollektorpotential im wesentlichen der Betriebsspannung Ub, so daß der Leistungstransistor 1 nichtleitend ist. Über den Widerstand 10 erhält jedoch der Leistungstransistor 2 einen Basisstrom, der ihn in den leitenden Zustand schaltet. Bei einer positiven Spannung am Eingang E ist also der obere Leistungstransistor 1 nichtleitend, während der untere Leistungstransistor 2 leitend ist.Due to the conductive driver transistor 8 , its collector potential essentially corresponds to the operating voltage U b , so that the power transistor 1 is non-conductive. However, the power transistor 2 receives a base current via the resistor 10 , which switches it into the conductive state. With a positive voltage at input E, the upper power transistor 1 is non-conductive, while the lower power transistor 2 is conductive.
Wird der Eingang E mit Massepotential beaufschlagt, ist der Transistor 18 nichtleitend, so daß die Basis des Transistors 15 über den Widerstand 16 eine positive Spannung erhält. Der Transistor 15 wird dann leitend und verbindet den aus den Widerständen 13 und 14 bestehenden Spannungsteiler mit der Betriebsspannung Ub. Dadurch wird der Treibertransistor 9 leitend, während der Treibertransistor 8 im nichtleitenden Zustand verbleibt. Der Treibertransistor 9 steuert dann den Leistungstransistor 2 in den nichtleitenden und über den Widerstand 10 den Leistungstransistor 1 in den leitenden Zustand.If the input E is applied to ground potential, the transistor 18 is not conductive, so that the base of the transistor 15 receives a positive voltage via the resistor 16 . The transistor 15 then becomes conductive and connects the voltage divider consisting of the resistors 13 and 14 to the operating voltage U b . As a result, the driver transistor 9 becomes conductive, while the driver transistor 8 remains in the non-conductive state. The driver transistor 9 then controls the power transistor 2 in the non-conductive state and, via the resistor 10, the power transistor 1 in the conductive state.
Liegt der Eingang E auf Massepotential, wird also der obere Leistungstransistor 1 leitend, während der untere Leistungstransistor 2 nichtleitend bleibt. Dadurch ergeben sich zusammen mit der Ansteuerung des zweiten Brückenzweiges 1′, 2′ die in der folgenden Tabelle zusammengefaßten Schaltmöglichkeiten, wobei mit H ein positives Signal an dem jeweiligen Eingang E bzw. E′ und mit L ein Signal mit etwa Massepegel gemeint ist.If the input E is at ground potential, the upper power transistor 1 becomes conductive, while the lower power transistor 2 remains non-conductive. This results, together with the control of the second bridge branch 1 ', 2 ', the switching options summarized in the following table, H being a positive signal at the respective input E or E 'and L being a signal with an approximately ground level.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3921332A DE3921332A1 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | Setting motor operating circuitry for motor vehicle - uses power transistor bridge and two pairs of driver transistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3921332A DE3921332A1 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | Setting motor operating circuitry for motor vehicle - uses power transistor bridge and two pairs of driver transistors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3921332A1 true DE3921332A1 (en) | 1991-01-03 |
Family
ID=6383881
Family Applications (1)
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DE3921332A Withdrawn DE3921332A1 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | Setting motor operating circuitry for motor vehicle - uses power transistor bridge and two pairs of driver transistors |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3921332A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1009329C2 (en) * | 1998-06-05 | 1999-12-07 | Capax B V | Semiconductor switching system to feed pulsed current to electric motor used in handtools, kitchen equipment, etc., |
EP1434338A3 (en) * | 2002-12-27 | 2009-01-21 | Calsonic Kansei Corporation | Driving control device for actuator |
-
1989
- 1989-06-29 DE DE3921332A patent/DE3921332A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1009329C2 (en) * | 1998-06-05 | 1999-12-07 | Capax B V | Semiconductor switching system to feed pulsed current to electric motor used in handtools, kitchen equipment, etc., |
EP1434338A3 (en) * | 2002-12-27 | 2009-01-21 | Calsonic Kansei Corporation | Driving control device for actuator |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |