DD280209A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR VOLTAGE SUPPLY OF PERMANENT PANEL MOTORS - Google Patents

Abstract

Die Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung von Permanentfeldmotoren betrifft insbesondere elektrische Waermegeraete, vor allem solche mit Heizelementen aus PTC-Keramik. Die Erfindung besteht aus der Reihenschaltung eines PTC-Heizelements und einer Stromversorgungselektronik mit dem Niederspannungspermanentfeldmotor. Zur Stromversorgungselektronik gehoeren eine Gleichrichterbruecke sowie ein Stelltransistor, ein Spannungsteiler mit einer Z-Diode und einem Widerstand sowie ein Reihen-RC-Glied. Der Motor, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors und der Spannungsteiler liegen parallel zwischen den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbruecke. Der Abgriff des Spannungsteilers ist mit der Basis des Transistors verbunden. Das Reihen-RC-Glied liegt parallel zur Z-Diode des Spannungsteilers. Der Transistor uebernimmt in der PTC-Anlaufphase den Hauptteil des Stroms. Der Kondensator wird bis zur Z-Spannung geladen, so dass die Sperrung des Transistors gemaess der Ladekennlinie des Kondensators erfolgt bis die Z-Spannung die Kollektor-Emitter-Maximalspannung einstellt, die auch die groesste Motorspannung darstellt. Diese Spannung wird konstant gehalten, da der Transistor Spannungsschwankungen im Netz, die zu Schwankungen des Stroms durch das PTC-Heizelement fuehren, ausgleicht. FigurThe circuit arrangement for the power supply of permanent field motors relates in particular to electrical heat exchangers, especially those with heating elements made of PTC ceramic. The invention consists of the series connection of a PTC heating element and a power supply electronics with the low-voltage permanent field motor. The power electronics include a rectifier bridge and a positioning transistor, a voltage divider with a Zener diode and a resistor and a series RC element. The motor, the collector-emitter path of the transistor and the voltage divider are connected in parallel between the output terminals of the rectifier bridge. The tap of the voltage divider is connected to the base of the transistor. The series RC element is parallel to the Zener diode of the voltage divider. The transistor takes over the main part of the current in the PTC start-up phase. The capacitor is charged to the Z voltage, so that the blocking of the transistor according to the charging characteristic of the capacitor takes place until the Z voltage sets the collector-emitter maximum voltage, which also represents the largest motor voltage. This voltage is kept constant as the transistor compensates for voltage fluctuations in the network that cause fluctuations in the current through the PTC heating element. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Stromversorgungsschaltungen. Anwendung findet die Lösung in elektrischen Geräien, in denen Niederspannungs-Permanentfeldmotoren vorteilhaft eingesetzt werden. Insbesondere sind dies Wärmegeräte, deren Heizung auf dem Einsatz von PTC-Heizelementen basiert.The invention relates to the field of power supply circuits. Application finds the solution in electrical devices in which low-voltage permanent-field motors are used advantageously. In particular, these are heaters whose heating is based on the use of PTC heating elements.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Niederspannungs-Permanentfeldmotoren in elektrischen Wärmegeräten wie Luftduschen u.a. einzusetzen. Duzu ist es erforderlich, die Motorspannung aus der Netzspannung abzuleiten.It is known to use low voltage permanent field motors in electrical heaters such as air showers and the like. use. Duzu it is necessary to derive the motor voltage from the mains voltage.

Gleichzeitig bietet es sich an, mittels der zur Verfugung stehenden Gleichspannung die Motordrehzahl zu stellen bzw. zu regeln.At the same time, it makes sense to set or regulate the engine speed by means of the available DC voltage.

Eine bekannte derartige Schaltungsanordnung ist in der DO-PS 213563 beschrieben. Mittels eines Stelltransistors, dessen Kollektor-Emitter-Spannung die Motorspannuncj repräsentiert, wird die Motordrehzahl gestellt, indem der Basisstrom des Transistors von einem Spannungsteiler abgegriffen wird.A known such circuit arrangement is described in the DO-PS 213563. By means of a control transistor whose collector-emitter voltage represents the Motorpannuncj, the motor speed is set by the base current of the transistor is tapped by a voltage divider.

Nachteilig an dieser Schallungsanordnung ist, daß keine automatische Nachführung der Motorspannung bei Veränderung der Betriebsspannung erfolgt, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das Gerät an unterschiedlichen Netzspannungen betrieben wird oder/und ein veränderlicher Vorwiderstand eingesetzt wird, beispielsweise einen PTC-Heizelement im Hauptstromkreis.A disadvantage of this arrangement is that no automatic tracking of the motor voltage when changing the operating voltage, as is the case for example when the device is operated at different mains voltages and / or a variable series resistor is used, for example, a PTC heating element in the main circuit.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung bezweckt, die bekannten Vorteile von Niederspannungs-Permanentfeldmotoren und PTC-Heizelementen in elektrischen Wärmegeräten bei geringstem Aufwand zu vereinigen.The invention aims to combine the known advantages of low-voltage permanent field motors and PTC heating elements in electrical heating appliances with minimal effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niederspannungs-Permanentfeldmotor unter Verwendung eines temperaturabhängigen Vorwiderstands mit einer stabilen Motorspannung zu betreiben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost, indem eine Schaltungsanordnung zur Spannungserzeugung von Permanentfeldmotoren, insbesondere für elektrische Wärmegeräte mit PTC-Heizelement, wobei das PTC-Heizelement als Vorwiderstand für die Bereitstellung der Motorgleichspannung dient, mit einer in Reihe zu dem PTC-Heizelement geschalteten Gleichrichterbrücke und einem Stelltransistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zu dem Permanentfeldmotor zwischen den Gleichspannungsklemmen angeordnet ist, vorgesehen ist. Die Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch einen zwischen den Gleichspannungsklemmen angeordneten Spannungsteiler, der aus einer Z-Diode und einem ohmschen Widerstand besteht und dessen Abgriff mit der Basis des Stelltransibtors verbunden ist sowie durch eine parallel zu der Z-Diode angeordnete Reihenschaltung eines zweiten ohmschen Widerstands ur.d eines Kondensators.The invention has for its object to operate a low-voltage permanent field motor using a temperature-dependent series resistor with a stable motor voltage. The object is achieved according to the invention by a circuit arrangement for voltage generation of permanent field motors, in particular for electrical heaters with PTC heating element, wherein the PTC heating element serves as a series resistor for providing the motor DC voltage, with a series connected to the PTC heating element rectifier bridge and a Stelltransistor whose collector-emitter path is arranged parallel to the permanent field motor between the DC voltage terminals, is provided. The circuit arrangement is characterized by a arranged between the DC voltage clamps voltage divider, which consists of a Zener diode and an ohmic resistance and the tap is connected to the base of the Stelltransibtors and arranged by a parallel to the Zener diode series connection of a second ohmic resistor ur. d of a capacitor.

Die Reihenschaltung des zweiten ohmschen Widerstands und des Kondensators bewirkt, daß bei Netzzuschaltung der Stelltransistor durchgesteuert wird. Damit übernimmt der Transistor in der Anlaufphase des PTC-Heizelements den Hauptantei! des Stroms, so daß die Motorspannung klein gehalten wird. Die Aufladung des Kondensators bedingt eine Sperrung des Transistors entsprechend der Ladekennlinie des Kondensators, wodurch die Motorspannung ansteigt. Wird die Z-Spannung der Z-Diode erreicht, endet der Ladevorgang des Kondensators. Die Motorspannung wird begrenzt auf die aktuelle Emitter-Kollektor-Spannung des Stelltransistors.The series connection of the second ohmic resistance and of the capacitor causes the adjusting transistor to be turned on when the power is switched on. Thus, the transistor takes over the Hauptantei in the start-up phase of the PTC heating element! of the current, so that the motor voltage is kept small. The charging of the capacitor causes a blocking of the transistor according to the charging characteristic of the capacitor, whereby the motor voltage increases. When the Z voltage of the Zener diode is reached, the charging process of the capacitor ends. The motor voltage is limited to the current emitter-collector voltage of the actuating transistor.

Ein Absenken der Netzspannung provoziert einen erhöhten Stromfluß durch das Heizelement. Dieser wird über den Stelltransistor abgeleitet, so daß die Motorspannung konstant bleibt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Widerstand-Kondensator-Reihenschaltung die in der Anlaufphase anfallende Verlustleistung des Stelltransistors, deren Ursache in der geringen Kühlung liegt, wesentlich verringert.A lowering of the mains voltage provokes an increased current flow through the heating element. This is derived via the control transistor, so that the motor voltage remains constant. Another advantage of the circuit arrangement according to the invention is that the resistor-capacitor series circuit, the resulting in the start-up power loss of the actuating transistor whose cause is in the low cooling, significantly reduced.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.A preferred embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing. The drawing shows a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Schaltung zur Motorstromversorgung einer Luftdusche mit PTC-h'eizelement dar. Sie besieht aus einem PTC-Heizelement PTC in Reihe mit der Stromversorgungselektronik für einen Niederspannungspermanentfeldmotor M - als Lüfterantrieb, angeschlossen an die Netzspannung UN. Die Stromversorgungselektronik enthält eine Gleichrichterbrücke mit den Dioden DI, D2, D3und D4.The preferred embodiment of the invention is a circuit for motor power supply of an air shower with PTC h'eizelement. It looks from a PTC heating element PTC in series with the power supply electronics for a low-voltage permanent field motor M - as a fan drive, connected to the mains voltage UN. The power electronics contain a rectifier bridge with the diodes DI, D2, D3 and D4.

An den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke liegen parallel der Motor M, die Kollektor-Emitter-Strecke eines Stelltransistors T und ein Spannungsteiler S, der aus einer Z-Diode DZ und einem ohmschen Widerstand R 1 besteht, der Bezugspunkt des Spannungsteilers S ist mit der Basis des Stelltransistors T verbunden. Parallel zu der Z-Diode DZ des Spannungsteilers S sind ein zweiter ohmscher Widerstand R 2 und ein Kondensator C in Reihe geschaltet.At the output terminals of the rectifier bridge are parallel to the motor M, the collector-emitter path of a variable transistor T and a voltage divider S, which consists of a Zener diode DZ and a resistor R 1, the reference point of the voltage divider S is based on the Stelltransistors T connected. Parallel to the Zener diode DZ of the voltage divider S, a second ohmic resistor R 2 and a capacitor C are connected in series.

Mittels der Reihenschaltung des Widerstandes R 2 und des Kondensators C wird der Stelltransistor T nach der Netzzuschaltung durchgesteuert. Damit übernimmt der Transistor T in der Anlaufphase des Heizelements PTC den Hauptanteil des in die Stromversorgungselektronik fließenden Stromes, so daß die Motorspannung klein geh.. Iten wird. Die Aufladung des Kondensators C bewirkt die Sperrung des Transistors T entsprechend der Ladekennlinie, wodurch die Motorspannung ansteigt Wird die Z-Spannung der Z-Diode DZ erreicht, endet der Ladevorgang des Kondensators C. Die Motorspannung wird auf die aktuelle Kollektor-Emitter-Spannung des Stelltransistors T begrenzt.By means of the series connection of the resistor R 2 and the capacitor C, the adjusting transistor T is turned on after the mains connection. Thus, the transistor T takes over in the start-up phase of the heating element PTC the main part of the current flowing in the power supply electronics current, so that the motor voltage goes small .. It will. The charging of the capacitor C causes the blocking of the transistor T according to the charging characteristic, whereby the motor voltage increases. When the Z voltage of the Zener diode DZ reaches the charging process of the capacitor C ends. The motor voltage is adjusted to the current collector-emitter voltage of the Stelltransistors T limited.

Ein Absinken der Netzspannung bedingt einen erhöhten Stromfluß durch das Heizelement PTC. Dieser wird über den Transistor T abgeleitet, so daß die Motorspannung konstant bleibt. Dieser Vorteil wird dadurch ergänzt, daß die Reihenschaltung des Widerstands R 2 und des Kondensators C die in der Anlaufphase anfallende Verlustleistung des Transistors T, deren Ursache in der geringen Kühlung liegt, wesentlich verringert.A drop in the mains voltage causes an increased current flow through the heating element PTC. This is derived via the transistor T, so that the motor voltage remains constant. This advantage is complemented by the fact that the series connection of the resistor R 2 and the capacitor C, the resulting in the start-up power loss of the transistor T, whose cause is in the low cooling, significantly reduced.

Claims (1)

-ι- 280 2OC Patentanspruch:-ι- 280 2OC claim: Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung von Permanentfeldmotoren, insbesondere für elektrische Wärmegeräte mit PTC-Heizelement, wobei das PTC-Heizelement als Vorwiderstand für die Bereitstellung der Motorgleichspannung dient, mit einer in Reihe zu dem PTC-Heizelement geschalteten Gleichrichterbrücke und einem Stelltransistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zu dem Permanentfeldmotor zwischen den Gleichspannungsanschlüssen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gleichspannungsanschlüssen ein Spannungsteiler (S) angeordnet ist, der aus einer Z-Diode (DZ) und einem ohmschen Widerstand (R 1) besteht und dessen Abgriff mit der Basis des Stelltransistors (T) verbunden ist und parallel zu der Z-Diode (DZ) in eine Reihenschaltung aus einem zweiten ohmschen Widerstand (R2) und einem Kondensator (C) angeordnet ist.Circuit arrangement for the power supply of permanent field motors, in particular for electrical heating appliances with PTC heating element, wherein the PTC heating element serves as a series resistor for the provision of the DC motor voltage, with a series connected to the PTC heating element rectifier bridge and a positioning transistor whose collector-emitter path is arranged parallel to the permanent field motor between the DC voltage terminals, characterized in that between the DC voltage terminals, a voltage divider (S) is arranged, which consists of a Zener diode (DZ) and an ohmic resistor (R 1) and its tap with the base of Positioning transistor (T) is connected and parallel to the Zener diode (DZ) in a series circuit of a second ohmic resistor (R2) and a capacitor (C) is arranged.