DE4201594C2

DE4201594C2 - Transistor control for a fan blower

Info

Publication number: DE4201594C2
Application number: DE4201594A
Authority: DE
Inventors: Willem Van Tongeren
Original assignee: M U T ELEKTRONISCHE und ELEKTR
Current assignee: KRAH RWI ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE GMBH, 57489 DRO
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2012-01-23
Also published as: DE4201594A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Transistorsteuerung für ein Lüftergebläse, und insbesondere für ein Lüftergebläse von Kraftfahrzeugen.The invention relates to a transistor control for a Fan blower, and in particular for a fan blower of motor vehicles.

Zur Einstellung unterschiedlicher Gebläseleistungen ist es bekannt, den Gebläsemotor eines Lüftergebläses mit einer Transistorschaltung in Reihe zu schalten und die Transistorschaltung durch eine Widerstandsanordnung in einen mehr oder weniger leitenden Zustand zu schalten. Ein Nachteil besteht darin, daß selbst bei vollständig leitender Transistorschaltung an der Transistorschal tung immer noch ein Spannungsabfall vorhanden ist. Infolge des hohen Stromes der im vollständig leitenden Zustand fließt, entsteht ein erheblicher Leistungsver lust an der Transistorschaltung, mit der Folge, daß hochwertige und teure Leistungstransistoren verwendet werden müssen. Darüber hinaus sind Transistorsteuerun gen vorgeschlagen worden, die mit einer Impulsbreiten steuerung arbeiten, wobei der Leistungstransistor nur zwischen dem gesperrten und dem leitenden Zustand um geschaltet wird. Bei derartigen Impulsbreitensteuerun gen verursachen die steilen Impulsflanken Hochfrequenz störungen, die abgestrahlt werden.To set different blower outputs it is known to use the blower motor of a fan blower to connect a transistor circuit in series and the Transistor circuit through a resistor arrangement in switch a more or less conductive state. A disadvantage is that even when complete conductive transistor circuit on the transistor scarf voltage drop is still present. Due to the high current in the fully conductive Condition flows, there is a considerable performance pleasure in the transistor circuit, with the result that high quality and expensive power transistors are used Need to become. In addition, transistor controls gene have been proposed with a pulse width control work, the power transistor only between the locked and the conductive state is switched. With such pulse width control The steep pulse edges cause high frequency disorders that are emitted.

Eine Transistorsteuerung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist bekannt aus DE 37 11 392 C1. Die dort beschriebene Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine weist einen Stufenschalter mit mehreren temperaturabhängig betätigten Schalttakten auf, die stufenweise Widerstände zuschalten oder ab schalten. Die Widerstände steuern eine mit dem Gebläse motor in Reihe geschaltete Transistorschaltung. Bei Anschließen des letzten Schaltkontaktes wird die Tran sistorschaltung überbrückt. Eine Schutzschaltung, die den Leistungstransistor bei einer Blockierung des Ge bläsemotors gegen Überlastung schützt, ist nicht vor gesehen.A transistor control, of which the preamble of Claim 1 is known from DE 37 11 392 C1. The cooling device described there for an internal combustion engine has a tap changer several temperature-dependent switching cycles on, the step-by-step resistors on or off switch. The resistors control one with the blower Motor-connected transistor circuit. At The Tran is connected to the last switch contact transistor circuit bridged. A protection circuit that the power transistor when the Ge is blocked fan motor protects against overload, is not against seen.

Aus DE 32 39 847 A1 ist eine Geschwindigkeitssteuerung für ein tragbares Werkzeug bekannt, die in Reihe mit einem regelbaren Widerstand einen Thermistor aufweist, welcher an die Gate-Elektrode eines Thyristors ange schlossen und mit einem Kondensator verbunden ist. Bei steigender Temperatur des Thermistors verringert sich der Leitungswinkel des Thyristors, so daß dem Werkzeug motor im Falle einer Überlastung ein verminderter Strom zugeführt wird. Diese Überlastsicherung ist speziell auf eine Phasenansteuerung für Thyristoren abgestellt. DE 32 39 847 A1 describes a speed control known for a portable tool that comes in line with a controllable resistor has a thermistor, which is attached to the gate electrode of a thyristor closed and connected to a capacitor. At increasing temperature of the thermistor decreases the conduction angle of the thyristor, so that the tool motor in the event of an overload, a reduced current is fed. This overload protection is special based on a phase control for thyristors.

Aus dem Buch "Sensorhalbleiter und Schutzelemente" von Ortwin Feustel, Vogel-Verlag, Würzburg, 1982, S. 288 bis 291 ist eine thermische Schutzschaltung bekannt, die beispielsweise für ein kurzschlußfestes Batterie ladegerät vorgesehen ist. Diese Schutzschaltung weist einen Transistor auf, an dessen Basis ein Kaltleiter widerstand angeschlossen ist. Der Transistor hat aus schließlich eine thermische Schutzfunktion und er dient nicht der Einstellung unterschiedlicher Leistungsstu fen.From the book "Sensor semiconductors and protective elements" by Ortwin Feustel, Vogel-Verlag, Würzburg, 1982, p. 288 to 291 a thermal protection circuit is known, for example for a short-circuit proof battery charger is provided. This protection circuit points a transistor, at the base of which is a PTC thermistor resistor is connected. The transistor is out finally a thermal protection function and it serves not setting different performance levels fen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tran sistorsteuerung für ein Lüftergebläse zu schaffen, die mit geringen Verlusten betreibbar und gegen Überlastun gen geschützt ist.The invention has for its object a Tran sistor control for a fan blower to create the can be operated with low losses and against overload gene is protected.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved with the invention the features specified in claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Transistorsteuerung wird bei der höchsten Gebläseleistung die Transistorschaltung überbrückt, so daß an ihr kein Spannungsabfall auftritt und der Motor mit der vollen Betriebsspannung betrieben wird. Es kann vorkommen, daß das Gebläse blockiert, beispielsweise infolge von Lagerreibung, in den Lüf tungskanal eingedrungenen Fremdkörpern oder Vereisung. Um in derartigen Betriebszuständen, bei denen die Ge bläsekühlung der Transistorschaltung fehlt, eine ther mische Überlastung der Transistorschaltung zu ver meiden, ist der Kaltleiterwiderstand vorgesehen, der vorzugsweise in wärmeleitendem Kontakt mit der Tran sistorschaltung steht und dessen Widerstand sich mit zunehmender Temperatur der Transistorschaltung über proportional erhöht. Dadurch wird die Transistorschal tung im Bereich zwischen maximaler und minimaler Impe danz gegen Überlastungen geschützt. Bei erhöhter Tem peratur der Transistorschaltung erhöht sich der Wider standswert des Kaltleiterwiderstandes, wodurch die Transistorschaltung heruntergeregelt und dadurch ihre Impedanz erhöht wird.In the transistor control according to the invention the highest fan power the transistor circuit bridged so that no voltage drop occurs at it and the motor is operated at full operating voltage becomes. The blower may lock up, for example due to bearing friction, in the Lüf foreign matter or icing. To in such operating conditions in which the Ge fan cooling of the transistor circuit is missing, a ther mixing overload of the transistor circuit to ver avoid the PTC resistor, which preferably in heat-conducting contact with the oil sistor circuit stands and its resistance with increasing temperature of the transistor circuit above proportionally increased. This will make the transistor scarf between the maximum and minimum impulse danz protected against overloads. At higher temperatures temperature of the transistor circuit increases the cons level of the PTC resistor, whereby the Transistor circuit down and thereby their Impedance is increased.

Eine temperaturabhängige Sicherung ist in der höchsten Leistungsstufe des Gebläsemotors, also wenn die Tran sistorschaltung überbrückt ist, zum Schutz der Tran sistorschaltung nicht erforderlich. Wenn bei der höchsten Gebläseleistung ein Blockieren des Gebläses auftritt, wird die Sicherungsfunktion- z. B. von der Fahrzeugsicherung übernommen.A temperature-dependent fuse is the highest Power level of the blower motor, i.e. when the Tran transistor circuit is bridged to protect the tran sistor circuit not required. If at the blockage of the fan occurs, the security function- z. B. from the Vehicle security taken over.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following with reference to the drawing gene embodiments of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Transistorsteuerung, Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment, the transistor controller,

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Transistorsteuerung und Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the transistor control and

Fig. 3 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Transistorsteuerung. Fig. 3 is a circuit diagram of a third embodiment of the transistor control.

In den Zeichnungen ist jeweils das Armaturenbrett des Fahrzeugs mit 10 und der Gebläsekanal mit 11 bezeich net, um die räumliche Anordnung der einzelnen darge stellten Komponenten anzugeben.In the drawings, the dashboard of the Vehicle with 10 and the fan duct with 11 designated net to the spatial arrangement of each darge specified components.

Gemäß Fig. 1 ist im Gebläsekanal 11 eine Transistor schaltung 12 angeordnet, die hier aus zwei Transistoren 13, 14 und einer Diode 15 in Darlington-Schaltung be steht. Die Transistorschaltung ist insgesamt mit 12 bezeichnet. Anstelle der Darlington-Schaltung könnte auch ein einzelner Transistor vorhanden sein. Der Emitteranschluß der Transistorschaltung 12 ist mit dem Gebläsemotor 16 verbunden, dessen anderer Pol an Masse gelegt ist. Der Kollektoranschluß der Transistorschal tung 12 ist mit dem positiven Pol 17 der Versorgungs spannung des Fahrzeugs verbunden.According to Fig. 1 12 is disposed in the blower duct 11 is a transistor circuit which is here made up of two transistors 13, 14 and a diode 15 in Darlington circuit BE. The transistor circuit is designated 12 overall. Instead of the Darlington circuit, a single transistor could also be present. The emitter terminal of the transistor circuit 12 is connected to the blower motor 16 , the other pole of which is connected to ground. The collector terminal of the transistor scarf device 12 is connected to the positive pole 17 of the supply voltage of the vehicle.

Der Basis-Anschluß oder Steueranschluß 18 der Tran sistorschaltung 12 ist über einen Kaltleiterwiderstand 19 mit der in dem Gebläsekanal 11 angeordneten Wider standsanordnung 20 verbunden, die aus drei Reihe ge schalteten Widerständen 21, 22, 23 besteht. Der Wider stand 23 liegt zwischen dem Kaltleiterwiderstand 19 und dem Emitteranschluß der Transistorschaltung 12. Die Widerstände 21 und 22 sind Vorwiderstände für die Transistorschaltung.The base terminal or control terminal 18 of the transistor transistor circuit 12 is connected via a PTC resistor 19 to the arranged in the fan channel 11 opposing arrangement 20 , which consists of three series switched resistors 21 , 22 , 23 . The opponent was 23 is between the PTC resistor 19 and the emitter terminal of the transistor circuit 12th The resistors 21 and 22 are series resistors for the transistor circuit.

Von der Widerstandsanordnung 20 führen insgesamt vier Leitungen L1, L2, L3 und L4 zu einem am Armaturenbrett 10 vorhandenen Wählschalter 25, der die Stellungen O, I, II, III und IV einnehmen kann, wobei das Stellglied 26 in der Stellung "O" mit keiner der Leitungen L1 bis L4 verbunden ist. Das Stellglied 26 ist mit dem posi tiven Pol 17 der Versorgungsspannung von z. B. 12 Volt verbunden.A total of four lines L1, L2, L3 and L4 lead from the resistor arrangement 20 to a selector switch 25 present on the dashboard 10 , which can take the positions O, I, II, III and IV, the actuator 26 being in the "O" position none of the lines L1 to L4 is connected. The actuator 26 is with the positive pole 17 of the supply voltage of z. B. 12 volts connected.

In der Stellung I des Wählschalters 25 liegt an dem Steuereingang 18 die geringste Spannung bezogen auf Massepotential. In der Schaltstellung II liegt an dem Steuereingang 18 eine höhere Spannung und in der Schaltstellung III liegt an dem Steuereingang 18 eine noch höhere Spannung. In der Schaltstellung IV wird über die Leitung L4 der Emitter-Anschluß der Tran sistorschaltung 12 unmittelbar mit dem Pol 17 ver bunden, so daß über das Stellglied 26 und die Leitung L4 die Transistorschaltung 12 überbrückt ist. Der Ge bläsemotor 16 wird dabei mit der vollen Versorgungs spannung betrieben.In position I of the selector switch 25 , the lowest voltage in relation to ground potential is present at the control input 18 . In switch position II there is a higher voltage at control input 18 and in switch position III there is an even higher voltage at control input 18 . In the switching position IV, the emitter connection of the transistor circuit 12 is connected directly to the pole 17 via the line L4, so that the transistor circuit 12 is bridged via the actuator 26 and the line L4. The Ge blower motor 16 is operated with the full supply voltage.

Wenn in der höchsten Leistungsstufe der Gebläsemotor 16 blockiert, wird hierdurch die Transistorschaltung 12 nicht betroffen. Die betreffende Sicherung des Fahr zeugs spricht an und brennt durch, so daß der Geblä semotor 16 vor Zerstörung geschützt wird.If the blower motor 16 is blocked in the highest power stage, the transistor circuit 12 is not affected thereby. The relevant fuse of the vehicle speaks to and burns through, so that the fan semotor 16 is protected from destruction.

Die höchste Leistung am Transistor entsteht nicht bei voller Durchsteuerung, sondern bei ca. 50% des maxi malen Transistorstromes. Bei maximaler Durchsteuerung, also beim höchsten Transistorstrom spielt nur der rela tiv kleine Durchlaßwiderstand bei der Kollektor- Emitter-Sättigungsspannung eine Rolle für die Verlust leistung im Transistor.The highest power at the transistor does not arise from full control, but at approx. 50% of the maxi paint transistor current. With maximum control, So at the highest transistor current only the rela tiv small forward resistance at the collector Emitter saturation voltage plays a role in the loss power in transistor.

In einer der geringen Leistungsstufen I, II und III heizt sich bei Blockierung des Gebläsemotors die Tran sistorschaltung 12 auf. Dadurch erwärmt sich der Kalt leiterwiderstand 19. Bei Aufheizungen um beispielsweise 50°C erhöht sich der Widerstandswert des Kaltleiter widerstandes 19 um mehr als das Zehnfache. Auf diese Weise wird die dem Steueranschluß 18 zugeführte Span nung verringert, wodurch die Impedanz der Transistor schaltung 12 erhöht wird. Dadurch werden Zerstörungen der Transistorschaltung 12 und des Gebläsemotors 16 vermieden. In one of the low power levels I, II and III, the transistor circuit 12 heats up when the blower motor is blocked. This heats up the PTC resistor 19 . When heated by, for example, 50 ° C, the resistance value of the PTC resistor 19 increases by more than ten times. In this way, the voltage supplied to the control terminal 18 is reduced, whereby the impedance of the transistor circuit 12 is increased. This prevents damage to the transistor circuit 12 and the blower motor 16 .

Der Kaltleiterwiderstand 19 ist ein sehr kleinforma tiges und kostengünstiges Bauteil, durch das die Kosten der gesamten Schaltung nicht wesentlich erhöht werden.The PTC resistor 19 is a very kleinforma term and inexpensive component through which the cost of the entire circuit is not significantly increased.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist ein Teil der Widerstandsanordnung 20 nicht im Gebläsekanal 11 ange ordnet, sondern (mit Ausnahme des Widerstandes 23) am Armaturenbrett 10. In Schaltstellung I des Wählschal ters 25 ist zwischen dem Pol 17 und dem Steueranschluß 18 der Transistorschaltung 12 die Reihenschaltung aus den Widerständen 31 und 32 wirksam, in Schaltstellung II nur der Widerstand 32, in Schaltstellung III ein Widerstand 33 und in Schaltstellung IV ist der positive Pol 17 über das Schaltglied 26 unmittelbar mit dem positiven Pol des Gebläsemotors 16 verbunden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel verbindet der Widerstand 23 den Kaltleiterwiderstand 19 mit dem Emitter-Anschluß der Transistorschaltung 12. Wenn anstelle der Darling ton-Schaltung ein einfacher Leistungstransistor benutzt wird, muß die Widerstandsanordnung 20 niederohmiger gemacht und für eine höhere Leistung ausgelegt werden.In the embodiment of FIG. 2, part of the resistor arrangement 20 is not arranged in the fan duct 11 , but (with the exception of the resistor 23 ) on the dashboard 10 . In switch position I of the selector switch 25 , between the pole 17 and the control terminal 18 of the transistor circuit 12, the series circuit comprising the resistors 31 and 32 is effective, in switch position II only the resistor 32 , in switch position III a resistor 33 and in switch position IV is the positive one Pole 17 is connected directly to the positive pole of the blower motor 16 via the switching element 26 . In this exemplary embodiment too, the resistor 23 connects the PTC resistor 19 to the emitter connection of the transistor circuit 12 . If a simple power transistor is used instead of the Darling ton circuit, the resistor arrangement 20 must be made low-resistance and designed for a higher power.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 entspricht weit gehend demjenigen von Fig. 2, jedoch mit dem Unter schied, daß anstelle eines Wählschalters ein Wider standspotentiometer 35 vorhanden ist, dessen Schleifer das Stellglied 26 bildet. Das Stellglied 26 ist mit dem positiven Pol 17 verbunden und das eine Ende des Wi derstandspotentiometers 35 ist mit dem Kaltleiterwider stand 19 verbunden, während das andere Ende über einen Widerstand 36 an den Emitter-Anschluß der Transistor schaltung 12 angeschlossen ist. Das Stellglied 26 weist einen Kontakt auf, der am Ende des Verschiebeweges mit einem festen Kontakt 38 in Berührung kommt und die Widerstandsanordnung 20 sowie die Transistorschaltung 12 überbrückt. Durch Verschieben des Stellgliedes 26 kann die Leistung des Gebläsemotors stufenlos verändert werden. Bei Einstellung der höchsten Gebläseleistung berühren sich die Kontakte 37 und 38, wodurch der Pol 17 unmittelbar mit dem Gebläsemotor 16 verbunden wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist dem Steueran schluß 18 der Transistorschaltung ein in wärmeleitendem Kontakt mit der Transistorschaltung 12 stehender Kalt leiterwiderstand 19 vorgeschaltet.The embodiment of FIG. 3 largely corresponds to that of FIG. 2, but with the difference that instead of a selector switch a counter potentiometer 35 is available, the grinder of which forms the actuator 26 . The actuator 26 is connected to the positive pole 17 and one end of the Wi derstandspotentiometer 35 is connected to the PTC resistor 19 , while the other end is connected via a resistor 36 to the emitter terminal of the transistor circuit 12 . The actuator 26 has a contact which comes into contact with a fixed contact 38 at the end of the displacement path and bridges the resistor arrangement 20 and the transistor circuit 12 . By moving the actuator 26 , the performance of the blower motor can be changed continuously. When setting the highest fan power, the contacts 37 and 38 touch, whereby the pole 17 is connected directly to the fan motor 16 . Also in this embodiment, the control circuit 18 of the transistor circuit is a thermally conductive contact with the transistor circuit 12 cold conductor resistor 19 connected upstream.

Das Kurzschliessen des Transistors durch einen Schalter kann auch bei Transistor-Ansteuerung mit Impulsen er folgen. Auch in diesem Fall verhindert die vorhandene Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung des Transistors, daß die volle Betriebsspannung an den Motor gelangt. Der dabei entstehende Spannungsverlust von etwa 5-10% ist aber nicht zulässig, da dann nicht die volle Ge bläseleistung erbracht werden kann.Shorting the transistor by a switch can also with transistor control with pulses consequences. In this case too, the existing one is prevented Collector-emitter saturation voltage of the transistor, that the full operating voltage reaches the motor. The resulting voltage loss of about 5-10% is not allowed, however, because then the full Ge blowing performance can be provided.

Claims

1. Transistor control for a fan blower, with a with the blower motor ( 16 ) in series switched transistor circuit ( 12 ) and an adjustable resistor arrangement ( 20 ), which is connected to the control terminal ( 18 ) of the transistor circuit ( 12 ), wherein the actuator (26) standing arrangement of the abutment (20) for setting the highest blower output transistor circuit (12) bridged, characterized in that between the resistor arrangement (20) and the control terminal is connected (18) of the transistor circuit, a PTC resistor (19), and that that resistor ( 23 ; 35 , 36 ) of the resistor arrangement ( 20 ) which is switched on immediately below the highest fan power is connected to the PTC resistor ( 19 ) and the emitter connection of the transistor circuit ( 12 ).

2. Transistor control according to claim 1, characterized in that the transistor circuit ( 12 ) is arranged in the air flow channel ( 11 ) of the fan blower.

3. Transistor control according to claim 1 or 2, characterized in that the PTC resistor ( 19 ) is in thermally conductive contact with the transistor circuit ( 12 ).