DE69631616T2

DE69631616T2 - Schaltung zum Ansteuern eines Motors einer Temperaturregelklappe

Info

Publication number: DE69631616T2
Application number: DE69631616T
Authority: DE
Inventors: David Frank Swanson
Original assignee: STMicroelectronics lnc USA
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: EP0745495B1; EP0745495A2; EP0745495A3; US5666036A; JPH08331888A; DE69631616D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektronische Schaltungen, die zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors verwendet werden, der verwendet wird, um eine Mischtür bzw. -klappe einer Heizlüftungs-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu betätigen.
Das Problem, auf das diese Erfindung gerichtet ist, ist in der Kraftfahrzeugindustrie anzutreffen, wo die Temperatur des Fahrgastbereiches eines Kraftfahrzeuges durch Bewegen einer Temperatursteuerung gesteuert wird, die üblicherweise an dem Armaturenbrett gelegen ist. Durch Bewegen der Temperatursteuerung wird die Mischung von Frischluft und Warmluft abgeändert. Die Temperatursteuerung wird üblicherweise an einem Potentiometer angebracht, welches eine Steuerspannung proportional zu der Position der Temperatursteuerung erzeugt. Die Steuerspannung kann ebenfalls durch einen Kraftfahrzeug-Temperatursteuermodul erzeugt werden.
1 ist eine schematische Zeichnung einer Schaltung des Standes der Technik gemäß dem Oberbegriff des anhängigen Patentanspruches 1 zur Steuerung der Position einer Mischtür bzw. -klappe einer Heizlüftungs-Klimaanlage, und zwar ansprechbar auf die Steuerspannung durch Widerstand 8. Die Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage wird an der Achse bzw. Welle des Motors 24 angebracht, aber ist in dieser Zeichnung nicht gezeigt. Bei dieser Schaltung zum Steuern der Position einer Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage steuert ein Arbeitsverstärker 20 und 28 die Position des Motors 24.
Der Motor 24 hat ebenfalls ein Potentiometer 6, das an der Achse des Motors angebracht ist, so dass die Drehung des Motors in der Drehung des Potentiometers 6 eben so gut wie der Mischtür bzw. -klappe resultiert. Folglich wird der Motor durch Veränderung der Steuerspannung positioniert, welche an dem invertierenden Eingang des Verstärkers 20 gefühlt wird. Der Ausgang des Verstärkers 20 spricht auf die Steuerspannung bei entweder einer hohen oder einer niedrigen Spannung an. Infolge der Zusammenschaltung durch Widerstand 22 spricht der Verstärker 28 auf die Steuerspannung mit einer gegensätzlichen Ausgangsspannung als Verstärker 20 an. Folglich wird der Motor 24 in einer ersten Richtung gedreht, wenn die Steuerspannung erhöht wird und in einer zweiten Richtung gedreht, wenn die Steuerspannung verringert wird.
Während sich Motor 24 dreht, drehen sich die Mischtür bzw. -klappe und das Potentiometer. Folglich nähert sich die Spannung an der Wobbeleinrichtung des Potentiometers der Steuerspannung, welche die Ausgänge der Verstärker 20 und 28 veranlasst, zu ihren statischen Spannungen zurückzukehren, bis die Temperatursteuerung wieder bewegt wird.
Wie dies vorstehend erörtert wurde, wird die Schaltung in Kraftfahrzeugen verwendet, wo die Schaltung rauen Temperaturen und heftigem Stoß und Schwingung ausgesetzt ist. Zusätzlich ist die Kraftfahrzeugindustrie sehr kostenempfindlich, weil der Erfolg eines speziellen Kraftfahrzeuges sehr preisempfindlich ist.
Deshalb ist es ein Ziel der Erfindung, die Anzahl der Bestandteile zu verringern, die verwendet werden, um den Motor der Mischtür bzw. -klappe zu treiben bzw. anzusteuern, so dass die Zuverlässigkeit der Schaltung erhöht wird und die Kosten der Schaltung verringert werden. Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann von der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden, wenn sie mit den Zeichnungen und den beigefügten Patentansprüchen gelesen wird.
Gemäß der Erfindung ist eine Treiberschaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors, der zur Steuerung einer Mischtür bzw. -klappe einer Heizlüftungs-Klimaanlage verwendet wird, vorgesehen, die aufweist: einen Motor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und eine Achse hat, die an die Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage angeschlossen ist, und ein Potentiometer hat, das einen Ausgang hat; und eine Verstärkerstufe, die einen ersten Eingang zum Empfangen einer Steuerspannung hat, einen zweiten Eingang hat, der an den Ausgang des Potentiometers angeschlossen ist, einen dritten Eingang hat, der an eine Bezugsspannung angeschlossen ist, und einen Ausgang hat, der an den ersten Eingang des Motors angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Dreipunkt-Treiberschaltung, die einen Eingang hat, der an den Ausgang der Verstärkerstufe angeschlossen ist, und einen Ausgang hat, der an den zweiten Eingang des Motors angeschlossen ist, wobei der Ausgang der Dreipunkt-Treiberschaltung ausgeschaltet ist, wenn der Ausgang der Verstärkerstufe bei einer Spannung eines gleichmäßigen Zustandes ist, und wobei der Ausgang des Dreipunkt-Treibers bei einer hohen Spannung ist, wenn die Verstärkerschaltung bei einer niedrigen Spannung ist, oder bei einer niedrigen Spannung, wenn die Verstärkerschaltung bei einer hohen Spannung ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können als eine Schaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors zusammengefasst werden, der verwendet wird, um die Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu steuern. Die Schaltung enthält eine Verstärkerschaltung, einen Motor und eine Treiberschaltung. Die Treiberschaltung enthält drei NPN-Bipolar-Transistoren und zwei PNP-Bipolar-Transistoren.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun mittels Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ist eine schematische Zeichnung einer Schaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors, der verwendet wird, um die Mischtür bzw. -klappe der Heiz lüftungs-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu steuern, wie dies in dem Stand der Technik bekannt ist.
2 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors, der verwendet wird, um die Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu steuern.
Eine Schaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors, der zur Steuerung der Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungs-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, wird beschrieben. 2 zeigt eine schematische Zeichnung der Schaltung, welche eine Verstärkerstufe, einen Motor mit Potentiometer, das an die Achse angeschlossen ist, und eine Dreipunkt-Treiberschaltung enthält.
Die Verstärkerstufe ist aufgebaut, indem sie ein erstes Ende eines Widerstandes 40 zum Empfangen der Steuerspannung hat, und ein zweites Ende, das an ein erstes Ende des Widerstandes 46 angeschlossen ist, einen invertierenden Eingang eines Arbeitsverstärkers 48 und ein zweites Ende eines Widerstandes 42 hat. Das erste Ende des Widerstandes 42 ist an eine Wobbeleinrichtung des Potentiometers angeschlossen, das an die Achse des Motors 60 durch ein Untersetzungssystem angeschlossen ist. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers 48 ist an einer Bezugsspannung angeschlossen, und zwar 1/2 Vcc in diesem Beispiel. Der Ausgang des Verstärkers 48 ist an den ersten Eingang des Motors 60, das zweite Ende des Widerstandes 46 und den Eingang der Dreipunkt-Treiberschaltung angeschlossen.
Die Dreipunkt-Treiberschaltung ist durch Anschließen des Emitters des PNP-Bipolar-Transistors 56 an den Emitter des NPN-Bipolar-Transistors 54 aufgebaut, um den Eingang der Dreipunkt-Treiberschaltung zu bilden. Die Basen der Transistoren 54 und 56 sind an die Bezugsspannung, 1/2 Vcc, angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 56 ist an einer Basis eines NPN-Bipolartransistors 58 verbunden, welcher seinen Emitter an die Erde angeschlossen hat. Der Kollektor des Transistors 58 ist an einem Emitter eines NPN-Bipolar-Transistors 52 angeschlossen, wobei der Anschluss den Ausgang der Dreipunkt-Treiberschaltung bildet. Der Kollektor des Transistors 52 befindet sich an einer Vcc-Spannung durch eine Diode 64, welche optional noch in diesem Schaubild zu sehen ist. Die Basis des Transistors 52 ist an einen Kollektor eines PNP-Bipolar-Transistors 50 angeschlossen. Die Basis des Transistors 50 ist an den Kollektor des Transistors 54 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 50 ist an die Vcc-Spannung angeschlossen.
Im Betrieb wird der Motor 60 durch die Verstärkerstufe und die Dreipunkt-Treiberschaltung gedreht, die ein Spannungspotenzial durch den Motor erzeugt. Dies ereignet sich, wenn die Steuerspannung erhöht oder verringert wird. Wenn die Steuerspannung erhöht wird, verringert sich die Ausgangsspannung des Verstärkers 48 von ihrer gleichmäßigen Zustandsspannung von etwa 1/2 Vcc zu einem Massepotential bzw. Erde. Weil der Ausgang des Verstärkers 48 an den Eingang des Dreipunkt-Treibers angeschlossen ist, befördert der Ausgang des Verstärkers 48 Vorspannung bei Transistor 54, welcher Transistor 50 und somit Transistor 52 einschaltet. Folglich hat sich der Ausgang der Dreipunkt-Treiberschaltung von ausgeschaltet zu einem Zustand geschaltet, wo die Vcc-Spannung an den zweiten Eingang von Motor 60 angelegt wird, während der erste Eingang von Motor 60 an die Erde bzw. das Erdpotenzial ringsherum geklemmt wird. Folglich dreht sich der Motor in einer ersten Richtung, welcher das Potentiometer 62 dreht. Folglich ändert sich die Spannung an der Wobbeleinrichtung des Potentiometers bis sie dasselbe Niveau wie die Steuerspannung erreicht. Während sich das Potentiometer dem geplanten Rastpunkt nähert, wird der Ausgang des Verstärkers 48 beginnen, zu dem 1/2-Vcc-Punkt aufzusteigen. Während der Verstärker 48 den 1/2-Vcc-Punkt erreicht, erreicht der Dreipunkt-Treiber den hohen Impedanzzustand.
Umgekehrt schwenkt der Ausgang der Verstärkerstufe zu einer hohen Spannung, wenn die Steuerspannung abnimmt. Die hohe beförderte Spannung spannt Transistor 56 vor, welcher Transistor 58 einschaltet. Folglich ist der Motor einem Spannungs potenzial von gegensätzlicher Polarität ausgesetzt, welche den Motor 60 veranlasst, sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Folglich wird die Spannung an der Wobbeleinrichtung erhöht, bis sie etwa gleich zu der Steuerspannung ist. Bei diesem Beispiel kehrt der Ausgang der Verstärkerstufe zu etwa 1/2 Vcc zurück und die Drei-Punkttreiberstufe wird ausgeschaltet.
In Zusammenfassung ist der Ausgang des Dreipunkt-Treibers aus, wenn der Ausgang der Verstärkerschaltung bei einer stabilen Spannung (1/2 Vcc) ist, oder bei hoher Spannung, wenn die Verstärkerschaltung bei einer niedrigen Spannung ist, oder bei einer niedrigen Spannung, wenn die Verstärkerschaltung bei einer hohen Spannung ist.
Es ist beobachtet worden, dass eine Dreipunkt-Treiberschaltung, wie diese vorstehend beschrieben ist, weniger elektronische Bestandteile verwendet, als die Schaltungen des Standes der Technik. Weniger Widerstände sind erforderlich und die Kombination der Transistoren, die für die Dreipunkt-Treiberschaltung verwendet werden, verwendet weniger Transistoren als der Arbeitsverstärker der Schaltung des Standes der Technik. Folglich ist es wahrgenommen worden, dass die offenbarte Erfindung weniger kostspielige herzustellen ist, während sie zuverlässiger ist.
Obwohl die Erfindung mit einem bestimmten Grad von Ausführlichkeit beschrieben und illustriert worden ist, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nur mittels Beispiel gebildet worden ist und dass die Erfindung durch den anhängigen Satz von Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Treiberschaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors, der zur Steuerung einer Mischtür bzw. -klappe einer Heizlüftungsklimaanlage verwendet wird, die aufweist: einen Motor (60), der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und eine Achse hat, die an die Mischtür bzw. -klappe der Heizlüftungsklimaanlage angeschlossen ist, und ein Potentiometer (62) hat, das einen Ausgang hat; und eine Verstärkerstufe (48), die einen ersten Eingang zum Empfangen einer Steuerspannung (Steuerung: Control) hat, einen zweiten Eingang hat, der an den Ausgang des Potentiometers (62) angeschlossen ist, einen dritten Eingang hat, der an eine Bezugsspannung angeschlossen ist, und einen Ausgang hat, der an den ersten Eingang des Motors (60) angeschlossen ist; gekennzeichnet durch eine Dreipunkt-Treiberschaltung (S0, S2, S4, S6, S8), die einen Eingang hat, der an den Ausgang der Verstärkerstufe (48) angeschlossen ist, und einen Ausgang hat, der an den zweiten Eingang des Motors (60) angeschlossen ist, wobei der Ausgang der Dreipunkt-Treiberschaltung ausgeschaltet ist, wenn der Ausgang der Verstärkerstufe bei einer Spannung eines gleichmäßigen Zustandes ist, und wobei der Ausgang des Dreipunkt-Treibers bei einer hohen Spannung ist, wenn die Verstärkerschaltung bei einer niedrigen Spannung ist, und bei einer niedrigen Spannung, wenn die Verstärkerschaltung bei einer hohen Spannung ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 1, wobei die Dreipunkt-Treiberschaltung aufweist: einen ersten Transistor (54) der einen Emitter hat, eine Basis hat und einen Kollektor hat; einen zweiten Transistor (56) der einen Emitter hat, der an den Emitter des ersten Transistors (54) angeschlossen ist, und einen Eingang des Dreipunkt-Treibers bildet, der eine Basis hat, die an die Basis des ersten Transistors (54) und an eine Bezugsspannung angeschlossen ist, und der einen Kollektor hat; einen dritten Transistor (58), der einen Emitter hat, der an Erde bzw. Erdpotential angeschlossen ist, der eine Basis hat, die an den Kollektor des zweiten Transistors (56) angeschlossen ist, und der einen Kollektor hat; einen vierten Transistor (50), der einen Emitter hat, der an eine Spannungsquelle (Vcc) angeschlossen ist, eine Basis hat, die an den Kollektor des ersten Transistors (54) angeschlossen ist, und einen Kollektor hat; und einen fünften Transistor (52), der einen Emitter hat, der an den Kollektor des dritten Transistors (58) angeschlossen ist, und der den Ausgang der Dreipunkt-Treiberschaltung bildet, der eine Basis hat, die an den Kollektor des vierten Transistors (50) angeschlossen ist, und der einen Kollektor hat, der an die Spannungsquelle angeschlossen ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 2, wobei die Dreipunkt-Treiberschaltung ferner aufweist, ein Diode (64), die eine Anode hat, die an den Emitter des vierten Transistors (50) angeschlossen ist, und die eine Kathode hat, die an den Kollektor des fünften Transistors (52) als seine Spannungsquelle angeschlossen ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 2, wobei der erste (54), der dritte (58) und der fünfte Transistor (52) NPN-Bipolar-Transistoren sind.
Treiberschaltung nach Anspruch 4, wobei der zweite (56) und der vierte (54) Transistor PNP-Bipolar-Transistoren sind.
Automobil mit einem Temperatursteuerungssystem, wobei die Temperatursteuerungsschaltung eine Treiberschaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motores enthält, der verwendet wird, um eine Mischtür bzw. -klappe für eine Heizlüftungsklimaanlage zu steuern, nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5.