RU2054787C1 - Motor driver - Google Patents

Motor driver Download PDF

Info

Publication number
RU2054787C1
RU2054787C1 RU93054042A RU93054042A RU2054787C1 RU 2054787 C1 RU2054787 C1 RU 2054787C1 RU 93054042 A RU93054042 A RU 93054042A RU 93054042 A RU93054042 A RU 93054042A RU 2054787 C1 RU2054787 C1 RU 2054787C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
base
collector
bridge
emitter
Prior art date
Application number
RU93054042A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93054042A (en
Inventor
В.Л. Опалев
Б.А. Гарбуз
С.А. Коновалов
Original Assignee
Акционерное общество "Кремний"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Кремний" filed Critical Акционерное общество "Кремний"
Priority to RU93054042A priority Critical patent/RU2054787C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2054787C1 publication Critical patent/RU2054787C1/en
Publication of RU93054042A publication Critical patent/RU93054042A/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electric motor control. SUBSTANCE: driver has two half-bridges built around transistors. Check outputs of both half-bridges are combined and connected through output buffer to check input of driver. EFFECT: provision for uninterrupted check of load condition, checking for its open circuit and sending fault signal in case of accident. 1 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в схемах управления двигателями. The invention relates to microelectronics and can be used in engine control circuits.

Наиболее близким к изобретению является мостовой драйвер двигателя UDN-2998W [1] состоящий из двух полумостов, каждый из которых содержит первый транзистор n-p-n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания, а коллектор через первый резистор с коллектором второго и базой третьего транзисторов p-n-p-типа проводимости, коллектор последнего соединен с отрицательной шиной источника питания, а эмиттер с базами второго и четвертого транзисторов p-n-p-типа проводимости, эмиттеры которых соединены с положительной шиной источника питания, коллектором пятого транзистора n-p-n-типа проводимости и катодом первого диода, коллектор четвертого транзистора соединен с базой пятого транзистора, эмиттер которого соединен с выходом полумоста, анодом первого и катодом второго диодов и коллектором шестого транзистора n-p-n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания и анодом второго диода, а база с выходом первого инвертора, вход которого соединен с базой первого транзистора и входом полумоста, который у первого полумоста соединен с входом драйвера двигателя и через второй инвертор с входом второго полумоста, а выходы полумостов являются выходами драйвера двигателя. Недостатком данной схемы является отсутствие возможности контроля исправности нагрузки, что необходимо для повышения надежности работы системы в целом. Closest to the invention is a bridge motor driver UDN-2998W [1] consisting of two half-bridges, each of which contains a first npn-type transistor, the emitter of which is connected to the negative bus of the power source, and the collector through the first resistor with the collector of the second and the base of the third pnp-type transistors, the collector of the latter is connected to the negative bus of the power source, and the emitter with the bases of the second and fourth pnp-type transistors, the emitters of which are connected to the positive another power source, the collector of the fifth npn-type transistor and the cathode of the first diode, the collector of the fourth transistor is connected to the base of the fifth transistor, the emitter of which is connected to the output of the half bridge, the anode of the first and the cathode of the second diodes and the collector of the sixth npn-type transistor, the emitter of which is connected with the negative bus of the power source and the anode of the second diode, and the base with the output of the first inverter, the input of which is connected to the base of the first transistor and the input of the half-bridge, which is the first half-bridge connected to the input of the motor driver and through the second inverter to the input of the second half-bridge, and the outputs of the half-bridges are the outputs of the motor driver. The disadvantage of this scheme is the lack of the ability to control the health of the load, which is necessary to increase the reliability of the system as a whole.

Цель изобретения осуществление возможности постоянного контроля исправности нагрузки, а именно ее обрыва, и выдача сигнала неисправности в случае аварии. The purpose of the invention, the possibility of continuous monitoring of the health of the load, namely its break, and the issuance of a fault signal in the event of an accident.

Драйвер двигателя отличается тем, что в каждый полумост введены седьмой транзистор p-n-p-типа проводимости, эмиттер которого соединен с положительной шиной источника питания, база с базой второго транзистора, а коллектор с выходом полумоста и с эмиттером восьмого транзистора p-n-p-типа проводимости, база которого через второй резистор соединена с базой второго транзистора и через третий резистор с базой третьего транзистора, а коллектор через четвертый резистор с контрольным выходом полумоста, которые у обоих полумостов объединены и через выходной буфер соединены с контрольным выходом драйвера двигателя. The motor driver is characterized in that a seventh pnp-type transistor is introduced into each half-bridge, the emitter of which is connected to the positive bus of the power supply, the base with the base of the second transistor, and the collector with the half-bridge output and with the emitter of the eighth pnp-type transistor, the base of which is through the second resistor is connected to the base of the second transistor and through the third resistor to the base of the third transistor, and the collector through the fourth resistor with the control output of the half-bridge, which are connected at both half-bridges and through yhodnoy buffer are connected to a control output of the motor driver.

На чертеже приведена схема драйвера двигателя. The drawing shows a diagram of the engine driver.

Драйвер двигателя, состоящий из двух полумостов, каждый из которых содержит транзистор 1 n-p-n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания 2, а коллектор через резистор 3 с коллектором 4 и базой 5 транзисторов p-n-p-типа проводимости, коллектор последнего соединен с шиной 2, а эмиттер с базами 4 и 6 транзисторов p-n-p-типа проводимости, эмиттеры которых соединены с положительной шиной источника питания 7, коллектором транзистора 8 n-p-n-типа проводимости и катодом диода 9, коллектор транзистора 6 соединен с базой транзистора 8, эмиттер которого соединен с выходом 10 полумоста, анодом 9 и катодом 11 диодов и коллектором транзистора 12 n-p-n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной 7 и анодом диода 11, а база с выходом инвертора 13, вход которого соединен с базой транзистора 1 и входом полумоста, который у первого полумоста соединен со входом драйвера двигателя 14 и через инвертор 15 со входом второго полумоста, выходы полумостов 10 и 16 являются выходами драйвера двигателя, транзистор 17 p-n-p-типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной 7, база с базой транзистора 4, а коллектор с выходом 10 полумоста и с эмиттером транзистора 18 p-n-p-типа проводимости, база которого через резистор 19 соединена с базой транзистора 4 и через резистор 20 с базой транзистора 5, а коллектор через резистор 21 с контрольным выходом полумоста, контрольные выходы обоих полумостов объединены и через выходной буфер 22 соединены с контрольным выходом 23 драйвера двигателя. An engine driver consisting of two half-bridges, each of which contains an npn-type transistor 1, the emitter of which is connected to the negative bus of the power supply 2, and a collector through a resistor 3 with a collector 4 and a base 5 of pnp-type transistors, the collector of the latter is connected to bus 2, and the emitter with bases 4 and 6 of pnp-type transistors, emitters of which are connected to the positive bus of the power supply 7, the collector of transistor 8 of npn-type conductivity and the cathode of the diode 9, the collector of transistor 6 is connected to the base t transistor 8, the emitter of which is connected to the output of the half-bridge 10, the anode 9 and the cathode 11 of the diodes and the collector of the npn-type transistor 12, the emitter of which is connected to the bus 7 and the anode of the diode 11, and the base with the output of the inverter 13, the input of which is connected to the base of the transistor 1 and the input of the half-bridge, which at the first half-bridge is connected to the input of the motor driver 14 and through the inverter 15 to the input of the second half-bridge, the outputs of the half-bridges 10 and 16 are the outputs of the motor driver, the pnp-type transistor 17, the emitter of which is connected to the bus 7, the base with bases of transistor 4, and the collector with the output of 10 half-bridge and with the emitter of transistor 18 pnp-type conductivity, the base of which is connected through the resistor 19 to the base of transistor 4 and through resistor 20 to the base of transistor 5, and the collector through resistor 21 with the control output of the half-bridge the outputs of both half-bridges are combined and through the output buffer 22 are connected to the control output 23 of the engine driver.

Схема работает следующим образом. The scheme works as follows.

Управляющий сигнал, поступающий на вход драйвера двигателя 14, поступает на вход первого полумоста и через инвертор 15 на вход второго полумоста, т. е. полумосты работают в противофазном режиме. The control signal supplied to the input of the motor driver 14 is fed to the input of the first half-bridge and through the inverter 15 to the input of the second half-bridge, i.e., the half-bridges operate in antiphase mode.

Пусть на входе первого полумоста сигнал логической "1", который поступает на базу транзистора 1, открывая его, и на вход инвертора 13, на выходе которого появляется сигнал логического "0", удерживающий транзистор 12 в закрытом состоянии. Транзистор 1 открыт и его коллекторный ток равен току, протекающему через резистор 3:
IR3 (Un Uбэт4 Uбэт5 Uкэт1)/R3, где Uп напряжение источника питания;
Uбэт4 и Uбэт5 падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзисторов 4 и 5;
Uкэт1 напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 1.Let the logical “1” signal at the input of the first half-bridge, which goes to the base of transistor 1, open it, and to the inverter 13 input, at the output of which a logical “0” signal appears, keeping transistor 12 in a closed state. Transistor 1 is open and its collector current is equal to the current flowing through resistor 3:
I R3 (U n U bet4 U bet5 U cat1 ) / R 3 , where U p is the voltage of the power source;
U bet4 and U bet5 voltage drop at the base-emitter junction of transistors 4 and 5;
U cat1 voltage between the collector and emitter of transistor 1.

Схема, построенная на транзисторах 4-6 и 17, является токовым зеркалом, в котором коллекторный ток транзисторов 6 и 17 равен коллекторному току транзистора 4
Iкт4 Iкт6 Iкт17 Iкт1 Iбт5 IR3 Iбт5, следовательно, коллекторный ток транзисторов 6 и 17 определяется резистором 3.The circuit, built on transistors 4-6 and 17, is a current mirror in which the collector current of transistors 6 and 17 is equal to the collector current of transistor 4
I kt4 I kt6 I kt17 I kt1 I bt5 I R3 I bt5 , therefore, the collector current of transistors 6 and 17 is determined by resistor 3.

Коллекторный ток транзистора 6 поступает в базу транзистора 8, который открывается, и на выходе полумоста формируется выходной ток
Iвых Iкт17 + Iэт8 Iкт17 + Iкт6. ·βт8 Iкт6(1 + βт8), где βт8 коэффициент усиления по току транзистора 8.The collector current of transistor 6 enters the base of transistor 8, which opens, and an output current is formed at the output of the half-bridge
I out I ct17 + I et8 I ct17 + I ct6. · Β T8 I kt6 (T8 1 + β) where β T8 current amplification factor of the transistor 8.

Для обеспечения нормальной работы схемы выходной ток, формируемый схемой, выбирается из условия
Iвых > Iнагр, где Iнагр нагрузочный ток, определяемый сопротивлением нагрузки.To ensure the normal operation of the circuit, the output current generated by the circuit is selected from the condition
I O> I LOAD, where the load current I LOAD defined load resistance.

В случае, если на входе 14 драйвера двигателя сигнал логического "0", транзистор 1, а следовательно и транзисторы 4-6,8 и 17 закрыты, а транзистор 12 открыт, коммутируя нагрузку на отрицательную шину источника питания. In the event that at the input 14 of the motor driver the logic signal is “0”, transistor 1, and therefore transistors 4-6.8 and 17 are closed, and transistor 12 is open, switching the load to the negative bus of the power source.

Таким образом полумосты работают в противофазе, при этом один конец нагрузки закоммутирован на положительную шину источника питания, а второй на отрицательную. При изменении сигнала на входе драйвера двигателя ток через нагрузку меняется на противоположный. Thus, half-bridges work in antiphase, with one end of the load being connected to the positive bus of the power source, and the other to the negative. When the signal at the input of the motor driver changes, the current through the load changes to the opposite.

При исправном состоянии нагрузки напряжение на выходе полумоста при включенном верхнем ключе:
Uвых Uп Uкэт6 Uбэт8, где Uкэт6 напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 6;
Uбэт8 падения напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 8. При этом напряжение на базе транзистора 18
Uбт18 Uп Uбэт4 UR19, где UR19 падение напряжения на резисторе 19.When the load is in good condition, the voltage at the output of the half-bridge with the upper key turned on:
U O U p U U ket6 bet8 where U ket6 voltage between the collector and emitter of the transistor 6;
U bet8 voltage drop at the base-emitter junction of the transistor 8. The voltage at the base of the transistor 18
U bt18 U p U bet4 U R19 , where U R19 is the voltage drop across resistor 19.

Пусть величины резисторов 19 и 20 равны, тогда
Uбэт5 UR19 + UR20 2UR19
Следовательно,
UR19 Uбэт5/2.Let the resistors 19 and 20 be equal, then
U Bet5 U R19 + U R20 2U R19
Hence,
U R19 U Bet 5/2 .

Напряжение на базо-эмиттерном переходе транзистора 18 равно
Uбэт18 Uвых Uбт18 Uп Uкэт6 Uбэт8 -(Uп Uбэт4 Uбэт5) Uбэт4 + Uбэт5/2 Uкэт6 -Uбэт8
Из данного выражения видно, что напряжение на базо-эмиттерном переходе транзистора 18 недостаточно для его открывания, и данный транзистор закрыт.The voltage at the base-emitter junction of transistor 18 is
Bet18 U U U O U p U bt18 ket6 U bet8 - (U n U U bet4 bet5) U bet4 bet5 + U / 2 U -U ket6 bet8
From this expression it is seen that the voltage at the base-emitter junction of the transistor 18 is not enough to open it, and this transistor is closed.

Следовательно, ток на входе буфера 22 отсутствует, и он не выдает на контрольный выход 23 драйвера двигателя сигнал о неисправности нагрузки. Therefore, there is no current at the input of the buffer 22, and it does not provide a signal about the load failure to the control output 23 of the engine driver.

В случае обрыва нагрузки нагрузочный ток уменьшается до нуля и становится меньше коллекторного тока транзистора 6, при этом
Uвых Uкэт10
При этом
Uбэт18 Uбэт4 + Uбэт5/2 Uкэт6, считая, что
Uбэт18 Uбэт4 Uбэт5, и учитывая, что
Uкэт6 < Uкэт5/2, видим, что его напряжение на базе транзистора 18 становится достаточным для его открывания, и на контрольном выходе полумоста является ток, который ограничивается резистором 21. Этот ток поступает на вход буфера 22 и на контрольном выходе 23 драйвера двигателя появляется сигнал обрыва нагрузки. Сигнал неисправности приходит с того полумоста, верхний ключ которого находится во включенном состоянии.In the case of a load break, the load current decreases to zero and becomes less than the collector current of the transistor 6, while
U out U ket10
Wherein
U bet18 U bet4 + U bet5 / 2 U cat6 , assuming that
U Bet18 U Bet4 U Bet5 , and given that
U cat6 <U cat5 / 2, we see that its voltage at the base of transistor 18 becomes sufficient to open it, and at the control output of the half-bridge there is a current that is limited by resistor 21. This current is supplied to the input of the buffer 22 and to the control output 23 of the motor driver a load break signal appears. The fault signal comes from the half-bridge, the upper key of which is in the on state.

При этом обеспечивается полный контроль нагрузки на обрыв, включая случай, когда один из выводов нагрузки оборван и закоротился на одну из шин питания. At the same time, full control of the open circuit load is provided, including the case when one of the load terminals is disconnected and shorted to one of the power buses.

Claims (1)

ДРАЙВЕР ДВИГАТЕЛЯ, состоящий из двух полумостов, каждый из которых содержит первый транзистор n - p - n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания, а коллектор через первый резистор - с коллектором второго и базой третьего транзисторов p - n - p-типа проводимости, коллектор последнего соединен с отрицательной шиной источника питания, а эмиттер - с базами второго и четвертого транзисторов p - n - p-типа проводимости, эмиттеры которых соединены с положительной шиной источника питания, коллектором пятого транзистора n - p - n-типа проводимости и катодом первого диода, коллектор четвертого транзистора соединен с базой пятого транзистора, эмиттер которого соединен с выходом полумоста, анодом первого и катодом второго диодов и коллектором шестого транзистора n - p - n-типа проводимости, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной источника питания и анодом второго диода, а база - с выходом первого инвертора, вход которого соединен с базой первого транзистора и входом полумоста, который у первого полумоста соединен с входом драйвера двигателя и через второй инвертор - с входом второго полумоста, а выходы полумостов являются выходами драйвера двигателя, отличающийся тем, что в каждый полумост введены седьмой транзистор p - n - p-типа проводимости, эмиттер которого соединен с положительной шиной источника питания, база - с базой второго транзистора, а коллектор - с выходом полумоста и эмиттером восьмого транзистора p - n - p-типа проводимости, база которого через второй резистор соединена с базой второго транзистора и через третий резистор - с базой - третьего транзистора, а коллектор через четвертый резистор с контрольным выходом полумоста, при этом контрольные выходы у обоих полумостов объединены и через выходной буфер соединены с контрольным выходом драйвера двигателя. ENGINE DRIVER, consisting of two half-bridges, each of which contains the first transistor of n - p - n-type conductivity, the emitter of which is connected to the negative bus of the power supply, and the collector through the first resistor - to the collector of the second and the base of the third transistor p - n - p -type of conductivity, the collector of the latter is connected to the negative bus of the power supply, and the emitter is connected to the bases of the second and fourth transistors of p - n - p-type conductivity, the emitters of which are connected to the positive bus of the power supply, the collector of the fifth trans an n - p - n-type resistor and the cathode of the first diode, the collector of the fourth transistor is connected to the base of the fifth transistor, the emitter of which is connected to the output of the half-bridge, the anode of the first and the cathode of the second diode and the collector of the sixth transistor of the n - p - n-type conductivity, emitter which is connected to the negative bus of the power source and the anode of the second diode, and the base is connected to the output of the first inverter, the input of which is connected to the base of the first transistor and the input of the half-bridge, which at the first half-bridge is connected to the input of the motor driver and Without a second inverter, with the input of the second half-bridge, the outputs of the half-bridges are the outputs of the motor driver, characterized in that a seventh p - n - p-type transistor is introduced into each half-bridge, the emitter of which is connected to the positive bus of the power supply, the base - to the base of the second transistor, and the collector - with the output of the half-bridge and emitter of the eighth p - n - p-type transistor, the base of which is connected through the second resistor to the base of the second transistor and through the third resistor - to the base of the third transistor, and the collector through a solid resistor with the control output of the half-bridge, while the control outputs of both half-bridges are combined and connected through the output buffer to the control output of the motor driver.
RU93054042A 1993-12-02 1993-12-02 Motor driver RU2054787C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93054042A RU2054787C1 (en) 1993-12-02 1993-12-02 Motor driver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93054042A RU2054787C1 (en) 1993-12-02 1993-12-02 Motor driver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2054787C1 true RU2054787C1 (en) 1996-02-20
RU93054042A RU93054042A (en) 1996-04-27

Family

ID=20149894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93054042A RU2054787C1 (en) 1993-12-02 1993-12-02 Motor driver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2054787C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Интегральные и линейные ИС. Каталог фирмы, 1987, кн. II, с.4-89, 4-92. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970011741B1 (en) Network interface
KR0122309B1 (en) Protection circuit for a semiconductor device
JP4295389B2 (en) Circuit and method for protection from overcurrent conditions and electrical no-load detection
EP0538618A2 (en) An H-shaped bridge circuit with protection against crossover conduction during the reversal of the current in the load
US4626952A (en) Protection apparatus for a transistor inverter
JPH0883909A (en) Semiconductor integrated circuit
JP3469373B2 (en) Semiconductor power modules and composite power modules
JPS60501035A (en) Comparator circuit with reduced input bias current
RU2054787C1 (en) Motor driver
US4425517A (en) Fail soft tri-state logic circuit
JP3166385B2 (en) Detection switch
JP3437588B2 (en) Load drive circuit
JP3152000B2 (en) Power transistor protection circuit
JP2601172Y2 (en) IGBT drive circuit protection circuit
JP3203521B2 (en) Load disconnection detection circuit
SU1171941A1 (en) Semibridge transistor inverter
SU1084984A1 (en) Transistor switch
JP2658386B2 (en) Overcurrent detection circuit
KR890002555Y1 (en) Operation circuit of power transister
JPH0317480Y2 (en)
SU1476447A1 (en) Bipolar voltage stabilizer with protection
SU1742895A1 (en) Device for indicating state of circuit switching member
JPS62230323A (en) Failure detector of power converter
JPH0438597Y2 (en)
KR930006138Y1 (en) 3 state logic circuit