DE29606952U1 - Arrangement with a consumer supplied with current via at least one semiconductor switch - Google Patents

Description

Anordnung mit einem über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten VerbraucherArrangement with a consumer supplied with power via at least one semiconductor switch

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten Verbraucher, insbesondere einem elektronisch kommutierten Motor.The invention relates to an arrangement with a consumer supplied with power via at least one semiconductor switch, in particular an electronically commutated motor.

Wird bei einem Elektromotor die Drehzahl geregelt, und der Sollwert für diese Drehzahl wird abgesenkt, so wird der Motor durch die in ihm wirksame Reibung bzw. durch das Drehmoment der angeschlossenen Last abgebremst. Die Folge ist, daß es sehr lange dauern kann, bis sich die gewünschte neue Drehzahl einstellt. Ein schnelles Einstellen dieser neuen Drehzahl ist somit nicht möglich.If the speed of an electric motor is regulated and the setpoint for this speed is reduced, the motor is slowed down by the friction within it or by the torque of the connected load. The result is that it can take a very long time until the desired new speed is reached. It is therefore not possible to set this new speed quickly.

Ein ähnliches Problem stellt sich, wenn ein Motor bei bestimmten Betriebsbedingungen durch seine Last angetrieben wird. Dies ist z.B. bei einem Rolladenantrieb der Fall, wenn der Rolladen durch den Motor abgesenkt wird. Der Antrieb durch das Gewicht des Rolladens hat dann zur Folge, daß der Motor eine höhere Drehzahl annimmt, als eigentlich gewünscht wird.A similar problem arises when a motor is driven by its load under certain operating conditions. This is the case, for example, with a roller shutter drive when the roller shutter is lowered by the motor. The drive by the weight of the roller shutter then results in the motor assuming a higher speed than is actually desired.

Eine Lösung für diese Probleme ist, daß ein solcher Motor zeitweilig gebremst wird. Wenn z.B. die Drehzahl reduziert werden soll, kann man dies sehr schnell erreichen, indem man den Motor kurzzeitig elektrisch bremst. Ebenso kann man bei einem Rolladenantrieb durch Bremsen des Motors erreichen, daß seine Drehzahl nicht höher wird als gewünscht.One solution to these problems is to temporarily brake such a motor. If, for example, the speed needs to be reduced, this can be achieved very quickly by briefly braking the motor electrically. Likewise, by braking the motor on a roller shutter drive, you can ensure that its speed does not become higher than desired.

Die zu diesem Zweck bekannten Lösungen sind aber sehr teuer und eignen sich deshalb nicht für einfache Anwendungen, wie z.B. den Antrieb eines Rolladens oder dergleichen.However, the solutions known for this purpose are very expensive and are therefore not suitable for simple applications, such as driving a roller shutter or the like.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung mit einem über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten Verbraucher bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a new arrangement with a consumer supplied with power via at least one semiconductor switch.

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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung mit einem über mindestens einen Halbleiterschalter mit Strom versorgten Verbraucher, insbesondere einem elektronisch kommutierten Motor, mit einem von einem Stellsignal steuerbaren PWM-Steller, der bei einer Veränderung dieses Stellsignals innerhalb eines vorgegebenen Stellsignalbereichs, nicht aber außerhalb dieses Stellsignalbereichs, sein Tastverhältnis ändert, und der dazu dient, abhängig von der Höhe dieses Stellsignals den mindestens einen Halbleiterschalter mit einem der Größe des Stellsignals zugeordneten Tastverhältnis aus- und einzuschalten, und mit einer Regelanordnung zur Regelung eines Verbraucherparameters, insbesondere einer Motor-Drehzahl, deren Regler-Ausgangssignal dem PWM-Steller als Stellsignal zuführbar ist und einen Signalbereich aufweist, der größer ist als der vorgegebene Stellsignalbereich des PWM-Stellers. Sobald das Regler-Ausgangssignal außerhalb des vorgegebenen Stellsignalbereichs des PWM-Stellers liegt, was leicht festgestellt werden kann, stellt dies ein Signal dafür dar, daß etwas mit dem Verbraucher, z.B. der Drehzahl eines Motors, nicht in Ordnung ist, und durch Auswertung dieser Abweichung kann man z.B. in einfacher Weise eine elektrische Bremsung eines Elektromotors bewirken.According to the invention, this object is achieved by an arrangement with a consumer supplied with power via at least one semiconductor switch, in particular an electronically commutated motor, with a PWM controller that can be controlled by a control signal and that changes its duty cycle when this control signal changes within a predetermined control signal range, but not outside this control signal range, and that serves to switch the at least one semiconductor switch on and off with a duty cycle assigned to the size of the control signal depending on the level of this control signal, and with a control arrangement for controlling a consumer parameter, in particular a motor speed, the controller output signal of which can be fed to the PWM controller as a control signal and has a signal range that is larger than the predetermined control signal range of the PWM controller. As soon as the controller output signal is outside the specified control signal range of the PWM controller, which can be easily determined, this is a signal that something is wrong with the consumer, e.g. the speed of a motor, and by evaluating this deviation, one can, for example, easily bring about electrical braking of an electric motor.

Dabei geht man mit besonderem Vorteil so vor, daß eine vom Regler-Ausgangssignal gesteuerte Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, welche in einem Bereich des Regler-Ausgangssignal, das einer zu hohen Drehzahl des Motors entspricht und außerhalb des vorgegebenen Stellsignalbereichs liegt, den Motor auf Bremsbetrieb umschaltet, um dessen Drehzahl rasch auf die Solldrehzahl abzusenken. Dies bewirkt ein sehr schnelles Ansprechen und eine schnelle Abbremsung des Motors auf die gewünschte Solldrehzahl.It is particularly advantageous to provide a switching device controlled by the controller output signal, which switches the motor to braking mode in a range of the controller output signal that corresponds to an excessively high motor speed and is outside the specified control signal range, in order to quickly reduce its speed to the target speed. This results in a very fast response and rapid braking of the motor to the desired target speed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung geht man so vor, daß bei einem Regler-Ausgangssignal, das einer zu hohen Drehzahl eines Motors entspricht und außerhalb des vorgegebenen Stellsignalbereichs liegt, das Regler-Ausgangssignal durch ein anderes Stellsignal für den PWM-Steller substituiert wird. Man kann so beim Bremsvorgang den PWM-Steller, der für die normale Drehzahlregelung des Motors verwendet wird, weiterhin verwenden, wobei dieser aber - durch das substituierte Stellsignal - nunmehr den Motor so steuert, wie es der Bremsvorgang erfordert. Dabei kann zweckmäßig zugleich mit dieserIn a further embodiment of the invention, the procedure is such that, in the case of a controller output signal that corresponds to a motor speed that is too high and lies outside the specified control signal range, the controller output signal is substituted by another control signal for the PWM controller. In this way, the PWM controller that is used for the normal speed control of the motor can continue to be used during the braking process, but - due to the substituted control signal - it now controls the motor as required by the braking process. In this case, it is expedient to use this

Substitution der Motor auf Bremsen umgeschaltet werden.Substitution of the engine to brakes.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:Further details and advantageous developments of the invention emerge from the exemplary embodiments described below and shown in the drawing, which are in no way to be understood as a limitation of the invention, as well as from the subclaims. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Verbraucher, der als Kollektormotor ausgebildet ist,Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of an arrangement according to the invention with a consumer designed as a collector motor,

Fig. 2 ein Schaltbild, welches Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1 zeigt, Fig. 3a, 3b und 3c Schaubilder zur Erläuterung der Anordnung nach Fig. 2,Fig. 2 is a circuit diagram showing details of the arrangement according to Fig. 1, Fig. 3a, 3b and 3c are diagrams for explaining the arrangement according to Fig. 2,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches die Anwendung bei einem elektronisch kommutierten Motor zeigt,Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, which shows the application to an electronically commutated motor,

Fig. 5 ein Schaltbild, welches Einzelheiten der Anordnung nach Fig. darstellt,Fig. 5 is a circuit diagram showing details of the arrangement according to Fig.

Fig. 6 ein Schaltbild, welches eine Variante zu Fig. 5 zeigt, Fig. 7 ein Blockschaltbild eines elektronisch kommutierten Motors, Fig. 8A eine Tabelle mit logischen Gleichungen,Fig. 6 is a circuit diagram showing a variant of Fig. 5, Fig. 7 is a block diagram of an electronically commutated motor, Fig. 8A is a table with logical equations,

Fig. 8B eine Brückenschaltung für den Motor nach Fig. 7, die gemäß der Tabelle in Fig. 8A angesteuert wird,Fig. 8B shows a bridge circuit for the motor according to Fig. 7, which is controlled according to the table in Fig. 8A,

Fig. 9 eine Darstellung der Hallsignale des Motors nach Fig. 7, und der zugehörigen Strangströme,Fig. 9 is a representation of the Hall signals of the motor according to Fig. 7 and the associated phase currents,

Fig. 10 eine Darstellung einer Kommutierungssteuerung für den Motor der Fig. 7, undFig. 10 is a representation of a commutation control for the motor of Fig. 7, and

Fig. 11 eine Darstellung analog Fig. 10, welche zusätzliche Elemente enthält, die für den Bremsbetrieb des Motors und für dessen PWM-Steuerung erforderlich sind.Fig. 11 is a representation similar to Fig. 10, which contains additional elements that are required for the braking operation of the motor and for its PWM control.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 10, welche dazu dient, die Drehzahl eines als induktiver Verbraucher angeschlossenen GleichstrommotorsFig. 1 shows an arrangement 10 according to the invention, which serves to control the speed of a DC motor connected as an inductive consumer

12 zu regeln und dabei den durch diesen Motor fließenden, impulsförmigen Motorstrom i_mot auf einen vorgegebenen Höchstwert zu begrenzen. Ferner dient diese Anordnung dazu, bei Überschreiten einer durch einen Drehzahlregler 11 vorgegebenen Drehzahl n_son den Motor 12 auf Bremsbetrieb umzuschalten, bis dessen Drehzahl so weit abgesenkt ist, daß die gewünschte Drehzahl annähernd wieder erreicht ist. Antiparaliel zum Motor 12 ist eine Freilaufdiode12 and thereby limit the pulse-shaped motor current i _mot flowing through this motor to a predetermined maximum value. Furthermore, this arrangement serves to switch the motor 12 to braking mode when a speed n _so n specified by a speed controller 11 is exceeded until its speed is reduced so far that the desired speed is approximately reached again. A freewheeling diode is connected antiparallel to the motor 12.

13 geschaltet.13 switched.

In Reihe mit dem Motor 12 ist ein steuerbarer Halbleiterschalter 14 angeordnet, der von einem PWM-Steller 15 gesteuert wird, welch letzterer hinsichtlich seines Aufbaus eine Besonderheit aufweist, die anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert wird. In Reihe mit dem Halbleiterschalter 14 liegt ein Meßwiderstand 18, an dem im Betrieb eine Meßspannung u_m entsteht, die zur Strombegrenzung verwendet wird.A controllable semiconductor switch 14 is arranged in series with the motor 12 and is controlled by a PWM controller 15, the latter having a special feature in terms of its structure, which is explained in more detail with reference to Figs. 2 and 3. A measuring resistor 18 is arranged in series with the semiconductor switch 14, at which a measuring voltage u _m is generated during operation, which is used to limit the current.

Der Motor 12 ist über einen Umschalter 17 in der dargestellten Weise an eine Plusleitung 16 angeschlossen, und von dieser Plusleitung ausgehend geht der Strompfad über den Umschalter 17 zum Motor 12, dann zum Halbleiterschalter 14, zum Meßwiderstand 18, und zu einer Minusleitung 20. Wird der Umschalter 17 in seine Stellung 17' umgeschaltet, so stellt er eine Kurzschlußverbindung 21 für den Motor 12 her, über die dieser Motor gebremst wird, wobei die Höhe des Bremsstroms dadurch bestimmt wird, daß der Halbleiterschalter 14 mit einem entsprechenden Tastverhältnis durch den PWM-Steller 15 aus- und eingeschaltet wird. Dabei wird ebenfalls über den Meßwiderstand 18 der Bremsstrom gemessen, und durch die Strombegrenzung wird verhindert, daß ein zu hoher Bremsstrom fließt. Dies ist besonders dann wichtig, wenn der Motor 12 einen permanentmagnetischen Rotor enthält, da ein zu hoher Bremsstrom zur teilweisen oder vollständigen Entmagnetisierung des Rotormagneten führen könnte. (Eine teilweise Entmagnetisierung bedeutet eine Schwächung des Rotormagneten.)The motor 12 is connected to a positive line 16 via a switch 17 in the manner shown, and from this positive line the current path goes via the switch 17 to the motor 12, then to the semiconductor switch 14, to the measuring resistor 18, and to a negative line 20. If the switch 17 is switched to its position 17', it creates a short-circuit connection 21 for the motor 12, via which this motor is braked, whereby the level of the braking current is determined by the semiconductor switch 14 being switched on and off with a corresponding duty cycle by the PWM controller 15. The braking current is also measured via the measuring resistor 18, and the current limitation prevents excessive braking current from flowing. This is particularly important if the motor 12 contains a permanent magnet rotor, since too high a braking current could lead to partial or complete demagnetization of the rotor magnet. (Partial demagnetization means a weakening of the rotor magnet.)

Die Anordnung 10 enthält ferner eine Überwachungsschaltung 23, welche die Spannung zwischen der Plusleitung 16 und der Minusleitung 20 überwacht und welche ebenfalls dazu dient, den Strom im Motor 12 dann zu reduzieren, wenn diese Spannung Uzwk zu hoch wird. Die Schaltung 23 ist naturgemäß dann besonders von Vorteil, wenn eine regeneratorische Bremsung verwendet wird, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, da hierbei durch den Bremsvorgang die Spannung zwischen den Leitungen 16 und 20 kurzzeitig beträchtlich ansteigen kann, was zu Problemen führen könnte, wenn dieser Anstieg nicht begrenzt würde.The arrangement 10 also contains a monitoring circuit 23 which monitors the voltage between the positive line 16 and the negative line 20 and which also serves to reduce the current in the motor 12 when this voltage Uzwk becomes too high. The circuit 23 is naturally particularly advantageous when regenerative braking is used, as shown in Figs. 4 and 5, since the braking process can cause the voltage between the lines 16 and 20 to rise significantly for a short time, which could lead to problems if this increase were not limited.

Dem Drehzahlregler 11 wird, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Drehzahl-Sollwert n_son zugeführt, ferner ein Drehzahl-Istwert nj_St, der z.B. von einem {nicht dargestellten) Tachogenerator geliefert werden kann, der mit dem Motor 12 gekoppelt ist. Bei einem elektronisch kommutierten Motor wird dieser Drehzahlistwert bevorzugt den Hallsignalen dieses Motors entnommen, vgl. hierzu das DE-UM 9 414 498.2 (D181i = DE-3009 Gi).As shown in Fig. 1, the speed controller 11 is supplied with a speed setpoint n _so n and also with an actual speed value nj _S t, which can be supplied, for example, by a tachogenerator (not shown) which is coupled to the motor 12. In an electronically commutated motor, this actual speed value is preferably taken from the Hall signals of this motor, cf. DE-UM 9 414 498.2 (D181i = DE-3009 Gi).

Der Drehzahlregler 11 erzeugt an seinem Ausgang ein Regler-Ausgangssignal REG-OUT, das einem Bremsregler 24 zugeführt wird. Wenn dieses Regler-Ausgangssignal in einem Bereich liegt, der in Fig. 3a mit 86 bezeichnet ist, zeigt dies an, daß die Drehzahl des Motors zu hoch ist, und daß folglich der Motor 12 gebremst werden muß. Der Bremsregler 24 bewirkt dann über eine in ihm enthaltene Bremslogik gleichzeitig eine Umschaltung des Umschalters 17 in die Stellung 17', die Öffnung eines Schalters 25, und das Schließen eines Schalters 26. Der Schalter 25 dient, wenn er geschlossen ist, dazu, das Signal REG-OUT über einen hochohmigen Widerstand 28 (z.B. 470 kQ) dem Eingang 30 des PWM-Stellers 15 als Steuerspannung Ust zuzuführen. Der PWM-Steiler 15 schaltet entsprechend der Höhe dieses Signals ust den Halbleiterschalter 14 aus und ein, wobei das Tastverhältnis k der Höhe der Spannung u§t entspricht. Ist das Signal REG-OUT hoch, so bedeutet dies, daß der Motor zu langsam ist, und das Tastverhältnis k der Ausgangsignale 32 des PWM-Stellers 15 wird folglich hoch. (Die Definition des Tastverhältnisses k ist unten in Fig. 3 angegeben.) Steigt die Drehzahl an, so wird das Signal REG-OUT niedriger, und das Tastverhältnis der Signale 32 nimmt folglich ab, bis es an der Stelle B der Fig. 3a zu Null wird.In diesem Fall erhält dann der Motor 12 über denThe speed controller 11 generates a controller output signal REG-OUT at its output, which is fed to a brake controller 24. If this controller output signal is in a range marked 86 in Fig. 3a, this indicates that the speed of the motor is too high and that the motor 12 must therefore be braked. The brake controller 24 then simultaneously causes the changeover switch 17 to switch to position 17', the opening of a switch 25, and the closing of a switch 26 via a brake logic contained in it. The switch 25, when closed, serves to feed the signal REG-OUT via a high-resistance resistor 28 (e.g. 470 kΩ) to the input 30 of the PWM controller 15 as a control voltage Ust. The PWM controller 15 switches the semiconductor switch 14 on and off according to the level of this signal ust, whereby the duty cycle k corresponds to the level of the voltage u§t. If the signal REG-OUT is high, this means that the motor is too slow, and the duty cycle k of the output signals 32 of the PWM controller 15 is consequently high. (The definition of the duty cycle k is given below in Fig. 3.) If the speed increases, the signal REG-OUT becomes lower, and the duty cycle of the signals 32 consequently decreases until it becomes zero at point B in Fig. 3a. In this case, the motor 12 then receives the

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Halbleiterschalter 14 keinen Strom mehr zugeführt.Semiconductor switch 14 is no longer supplied with current.

Steigt nun die Drehzahl trotzdem weiter an, weil der Motor 12 von seiner Last angetrieben wird, so wird das Signal REG-OUT noch kleiner, und an der Stelle C der Fig. 3a bewirkt die Bremslogik im Bremsregler 24 die Umschaltung der Schalter 17, 25 und 26. - Es ist also darauf hinzuweisen, daß das Signal ust einen Verstellbereich 85 hat, der in Fig. 3 schraffiert dargestellt ist und der größer ist als der vorgegebene Bereich 84 der Fig. 3a (von A bis B), in welchem sich das Tastverhältnis k abhängig von ust kontinuierlich ändert.If the speed continues to increase because the motor 12 is driven by its load, the signal REG-OUT becomes even smaller and at point C in Fig. 3a the brake logic in the brake controller 24 causes the switches 17, 25 and 26 to switch over. - It should therefore be noted that the signal ust has an adjustment range 85, which is shown hatched in Fig. 3 and which is larger than the specified range 84 in Fig. 3a (from A to B), in which the duty cycle k changes continuously depending on ust.

Durch die Umschaltung an der Stelle C wird das Signal REG-OUT vom Eingang 30 des PWM-Stellers 15 abgeschaltet, und an seiner Stelle wird über den Schalter 26 ein anderes Signal PWM-STELL (von der Bremslogik 24) über den hochohmigen Widerstand 28 dem Eingang 30 des PWM-Stellers 15 zugeführt. Dieses Signal PWM-STELL bestimmt dann als neues Steuersignal ust während des Bremsvorgangs das Tastverhältnis k der Ausgangsimpulse 32 des PWM-Stellers 15, also den Bremsstrom, der durch den Motor 12 fließt, und dieser Bremsstrom wird durch die vorhandene Strombegrenzung (Transistor 34) nach oben hin begrenzt, was nachfolgend noch näher beschrieben wird, z.B. anhand von Fig. 6..By switching at point C, the REG-OUT signal from input 30 of PWM controller 15 is switched off, and in its place another signal PWM-STELL (from the brake logic 24) is fed to input 30 of PWM controller 15 via switch 26 via high-resistance resistor 28. This PWM-STELL signal then determines the duty cycle k of the output pulses 32 of PWM controller 15 as a new control signal ust during the braking process, i.e. the braking current that flows through motor 12, and this braking current is limited upwards by the existing current limiter (transistor 34), which is described in more detail below, e.g. using Fig. 6.

Sinkt durch den Bremsvorgang die Drehzahl des Motors 12 in Richtung auf die gewünschte Drehzahl, so steigt das Signal REG-OUT wieder an, und wenn es in Fig. 3a den Wert D erreicht hat, bewirkt die Bremslogik im Bremsregler 24 ein erneutes Umschalten des Umschalters 17 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung, ebenso eine Umschaltung der Schalter 25 und 26, so daß dem Eingang des PWM-Stellers 15 wieder das Regler-Ausgangssignal REG-OUT als Steuersignal zugeführt und der substituierte Stellwert PWM-STELL wieder abgeschaltet wird.If the speed of the motor 12 drops towards the desired speed due to the braking process, the signal REG-OUT rises again and when it has reached the value D in Fig. 3a, the braking logic in the braking controller 24 causes the switch 17 to switch again to the position shown in Fig. 1, as well as the switches 25 and 26 to switch, so that the controller output signal REG-OUT is again fed to the input of the PWM controller 15 as a control signal and the substituted control value PWM-STELL is switched off again.

Auf diese Weise wird es möglich, bei einem Überschreiten der gewünschten Drehzahl n_sou die Drehzahl schnell wieder auf den gewünschten Wert zurückzuführen und so zu vermeiden, daß eine Last mit zu hoher Drehzahl angetrieben wird. Ebenso wird dann, wenn der Drehzahl-Sollwert rasch reduziert werden soll, z.B. von 3000 &eegr; auf 1200 n, ein solcher Bremsvorgang automatisch eingeleitet, und die Drehzahl wird dann ebenfalls, gesteuert durchIn this way, it is possible to quickly return the speed to the desired value if the desired speed n _so u is exceeded, thus avoiding a load being driven at too high a speed. Likewise, if the speed setpoint is to be reduced quickly, e.g. from 3000 η to 1200 n, such a braking process is automatically initiated and the speed is then also controlled by

den PWM-Ste!ler 15, sehr rasch auf den neuen Sollwert heruntergefahren.the PWM controller 15, very quickly reduced to the new setpoint.

Die StrombegrenzungThe current limit

Die Spannung u_m am Meßwiderstand 18 wird über einen Widerstand 32 der Basis eines npn-Transistors 34 zugeführt, dessen Emitter mit der Minusleitung 20 verbunden ist. Ais Vorfilter ist zwischen dieser Basis und der Minusleitung 20 ein Kondensator 36 vorgesehen. Der Kollektor des Transistors 34 ist über ein T-Filter 38 (Zeitglied 1. Ordnung) mit dem Eingang 30 des PWM-Stellers 15 verbunden und führt diesem das Signal STBGR zu. Das T-Filter 38 enthält zwei in Reihe geschaltete Widerstände 39,40, die zwischen dem Kollektor des Transistors 34 und dem Eingang 30 angeordnet sind, und deren Verbindungspunkt 42 über einen Kondensator 43 (z.B. 100 nF) mit der Minusleitung 20 verbunden ist.The voltage u _m at the measuring resistor 18 is fed via a resistor 32 to the base of an npn transistor 34, whose emitter is connected to the negative line 20. A capacitor 36 is provided as a pre-filter between this base and the negative line 20. The collector of the transistor 34 is connected via a T-filter 38 (1st order timing element) to the input 30 of the PWM controller 15 and feeds the signal STBGR to it. The T-filter 38 contains two series-connected resistors 39, 40, which are arranged between the collector of the transistor 34 and the input 30, and whose connection point 42 is connected to the negative line 20 via a capacitor 43 (e.g. 100 nF).

Wie man ohne weiteres erkennt, wird dann, wenn die Spannung u_m am Meßwiderstand 18 zu hoch ist, die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 34 überschritten, so daß dieser leitend wird und den Eingang 30 des PWM-Stellers 15 über die Widerstände 39 und 40 mit der Minusleitung 20 verbindet. Da der Widerstand 28 hochohmig ist, die Widerstände 39 und 40 dagegen niederohmig (z.B. je 1 kO), bewirkt das Leitendwerden des Transistors 34, daß die Steuerspannung ust am Eingang 30 umso mehr abgesenkt wird, je stärker der Transistor 34 leitend wird, und zwar unabhängig von der Höhe des Signals REG-OUT oder des Signals PMW-STELL, d.h. das Signal STBGR für die Strombegrenzung ist diesen beiden anderen Signalen hierarchisch übergeordnet. - Für den Transistor 34 werden bevorzugt Transistoren verwendet, die hinsichtlich ihrer Basis-Emitter-Schwellenspannung selektiert sind, um ein exakt definiertes Einsetzen der Strombegrenzung zu erreichen.As can be easily seen, if the voltage u _m at the measuring resistor 18 is too high, the base-emitter threshold voltage of the transistor 34 is exceeded, so that the latter becomes conductive and connects the input 30 of the PWM controller 15 to the negative line 20 via the resistors 39 and 40. Since the resistor 28 is high-resistance, while the resistors 39 and 40 are low-resistance (e.g. 1 kO each), the transistor 34 becoming conductive causes the control voltage ust at the input 30 to be reduced the more the transistor 34 becomes conductive, regardless of the level of the REG-OUT signal or the PMW-STELL signal, ie the STBGR signal for current limitation is hierarchically superior to these two other signals. - For the transistor 34, transistors are preferably used which are selected with regard to their base-emitter threshold voltage in order to achieve a precisely defined onset of the current limitation.

Die Spannungsbegrenzung 23The voltage limit 23

Diese weist zwei Spannungsteilerwiderstände 46, 47 auf, die in Reihe zwischen die Plusleitung 16 und die Minusleitung 20 geschaltet sind. Ihr Verbindungspunkt 48 ist mit der Basis eines npn-Transistors 50 verbunden, dessen Emitter mit der Minusleitung 20 und dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 34 verbunden ist. Das Signal am Kollektor des Transistors 50 wird mit ZK bezeichnet. Wird die Spannung Uzwk zwischen den Leitungen 16 und 20 zu hoch, so wird der Transistor 50 leitend und stellt dann - ebenso wieThis has two voltage divider resistors 46, 47, which are connected in series between the positive line 16 and the negative line 20. Their connection point 48 is connected to the base of an npn transistor 50, whose emitter is connected to the negative line 20 and whose collector is connected to the collector of the transistor 34. The signal at the collector of the transistor 50 is referred to as ZK. If the voltage Uzwk between the lines 16 and 20 is too high, the transistor 50 becomes conductive and then - just like

der leitende Transistor 34, für den das bereits beschrieben wurde - eine Verbindung vom Eingang des PWM-Stellers 15 zur Minusleitung 20 her, wodurch auch in diesem Fall das Tastverhältnis der PWM-Signale 32 reduziert wird, um der zu hohen Spannung Uzwk Rechnung zu tragen. Auf diese Weise wird, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, eine sehr einfache Überwachung und Begrenzung der Zwischenkreisspannung Uzwk bei einem Motor mit regenerativer Bremsung möglich. - Der Transistor 50 entspricht den gleichen Kriterien wie der Transistor 34 (selektierter Transistor).the conductive transistor 34, for which this has already been described - creates a connection from the input of the PWM controller 15 to the negative line 20, which also reduces the duty cycle of the PWM signals 32 in this case in order to take account of the excessive voltage Uzwk. In this way, as described in more detail below, a very simple monitoring and limitation of the intermediate circuit voltage Uzwk is possible in a motor with regenerative braking. - The transistor 50 meets the same criteria as the transistor 34 (selected transistor).

Fig. 2 erläutert einen bevorzugten Aufbau des PWM-Stellers 15, bei dem das verwendete Dreieckssignal 88 (Fig. 3a) zwischen einem dem Betrag nach von verschiedenen Mindestwert 91 und einem dem Betrag nach höheren Maximalwert 93 oszilliert.Fig. 2 explains a preferred design of the PWM controller 15, in which the triangular signal 88 used (Fig. 3a) oscillates between a minimum value 91 that is different in magnitude and a maximum value 93 that is higher in magnitude.

Der PWM-Steller 15 enthält als wesentliche Bestandteile einen Dreiecks-Oszillator 60, der z.B. mit einer Frequenz von 20 kHz schwingt, dazu einen Komparator 62, und einen Signal-Invertierer 64, an dessen Ausgang das impulsförmige PWM-Signal 32 auftritt, das auch in Fig. 3c dargestellt ist und das den Strom durch das Halbleiter-Schaltglied 14 steuert. (Bei einem Tastverhältnis von 100 % wird das Signal 32 zu einem Gleichspannungssignal).The PWM controller 15 contains as essential components a triangular oscillator 60, which oscillates, for example, at a frequency of 20 kHz, as well as a comparator 62 and a signal inverter 64, at the output of which the pulse-shaped PWM signal 32 appears, which is also shown in Fig. 3c and which controls the current through the semiconductor switching element 14. (With a duty cycle of 100%, the signal 32 becomes a DC voltage signal).

Der Dreiecksoszillator 60 enthält einen Komparator 66, der zweckmäßig zusammen mit dem Komparator 62 als Doppelkomparator ausgebildet ist. Beide sind in der üblichen Weise zur Spannungsversorgung an die Plusleitung 16 und die Minusleitung 20 angeschlossen. Vom Ausgang 68 des Komparators 66 führt ein Mitkopplungswiderstand 70 (z.B. 4,3 kQ) zu dessen Pluseingang 72, und ebenso führt ein Gegenkopplungswiderstand 74 (z.B. 22 kQ) vom Ausgang 68 zum Minuseingang 76 des Komparators 66. Ein Kondensator 78 (z.B. 1 nF) liegt zwischen dem Minuseingang 76 und der Minusleitung 20. Der Ausgang 68 ist ferner über einen Widerstand 80 (z.B. 2,2 kQ) mit der Plusleitung 16 verbunden. Der Pluseingang 72 ist über zwei gleich große Widerstände 82, 84 (z.B. je 10 &Igr;<&OHgr;) mit der Plusleitung 16 bzw. der Minusleitung 20 verbunden.The triangular oscillator 60 contains a comparator 66, which is expediently designed together with the comparator 62 as a double comparator. Both are connected in the usual way to the positive line 16 and the negative line 20 for voltage supply. A positive feedback resistor 70 (e.g. 4.3 kQ) leads from the output 68 of the comparator 66 to its positive input 72, and a negative feedback resistor 74 (e.g. 22 kQ) also leads from the output 68 to the negative input 76 of the comparator 66. A capacitor 78 (e.g. 1 nF) is located between the negative input 76 and the negative line 20. The output 68 is also connected to the positive line 16 via a resistor 80 (e.g. 2.2 kQ). The positive input 72 is connected to the positive line 16 and the negative line 20 via two equally sized resistors 82, 84 (e.g. 10 Ω<Ω each).

Ein derart aufgebauter Dreiecksoszillator 60 schwingt mit einer Frequenz von etwa 20 kHz, und die von ihm erzeugte Dreieckspannung 88 verläuft etwa symmetrisch zur halben Spannung zwischen den Leitungen 16 und 20. Z.B.A triangular oscillator 60 constructed in this way oscillates at a frequency of approximately 20 kHz, and the triangular voltage 88 generated by it is approximately symmetrical to half the voltage between lines 16 and 20. For example,

beträgt bei den angegebenen Werten und einer Betriebsspannung von 12 V die Signalhöhe bei der unteren Spitze 91 (Fig. 3a) des Dreieckssignals 88 etwa 2 V, ist also von 0 verschieden, und bei der oberen Spitze 93 etwa 9 V. Der Hub des Signals 88 ist in Fig. 3a mit 84 bezeichnet und ist, wie bereits beschrieben, kleiner als der mögliche Gesamthub 85 des Signals Ust· Das DreieckssignalWith the specified values and an operating voltage of 12 V, the signal height at the lower peak 91 (Fig. 3a) of the triangular signal 88 is approximately 2 V, i.e. different from 0, and at the upper peak 93 approximately 9 V. The stroke of the signal 88 is designated 84 in Fig. 3a and is, as already described, smaller than the possible total stroke 85 of the signal Ust. The triangular signal

hat also einen Offset 86 (Fig. 3a) zur Spannung 0 V, also zum Potential der Minusleitung 20, und dieser Offset beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 2 V, kann aber naturgemäß auch größer oder kleiner sein, je nach der Dimensionierung des Oszillators 60.therefore has an offset 86 (Fig. 3a) to the voltage 0 V, i.e. to the potential of the negative line 20, and this offset is about 2 V in the example, but can naturally also be larger or smaller, depending on the dimensioning of the oscillator 60.

Das Dreieckssignal 88 am Minuseingang 76 wird dem Pluseingang 90 des Komparators 62 zugeführt. Dessen Minuseingang entspricht dem Eingang 30 der Fig. 1, und diesem Minuseingang 30 wird über den hochohmigen Widerstand 28 (470 kQ) das Steuersignal Ust zugeführt, wie bereits bei Fig. 1 beschrieben. Dieses Steuersignal ust kann entweder bestimmt seinThe triangular signal 88 at the negative input 76 is fed to the positive input 90 of the comparator 62. Its negative input corresponds to the input 30 of Fig. 1, and the control signal Ust is fed to this negative input 30 via the high-resistance resistor 28 (470 kQ), as already described in Fig. 1. This control signal ust can either be determined

- vom Signal STBGR vom Strombegrenzungstransistor 34,- from the signal STBGR from the current limiting transistor 34,

- oder von der Spannungsüberwachung 23 (Signal ZK in Fig. 1),- or from the voltage monitoring 23 (signal ZK in Fig. 1),

- oder vom Stellwert PWM-STELL für den Bremsvorgang,- or from the PWM-STELL control value for the braking process,

- oder vom Regler-Ausgangssignal REG-OUT.- or from the controller output signal REG-OUT.

Das Signal STBGR wird durch die Höhe des Stromes i_mot im Motor 12 bestimmt, d.h. je höher dieser Strom ist, um so mehr wird - ab einem vorgegebenen Schwellwert - der Transistor 34 leitend und zieht das Potential des Minuseingang 30 nach unten, wodurch das Tastverhältnis k reduziert wird, und zwar umso mehr, je höher der Motorstrom wird.The signal STBGR is determined by the level of the current i _mo t in the motor 12, ie the higher this current is, the more - starting from a predetermined threshold value - the transistor 34 becomes conductive and pulls the potential of the negative input 30 downwards, whereby the duty cycle k is reduced, and the more so the higher the motor current becomes.

Der Ausgang 92 des Komparators 62 ist über einen Widerstand 94 (z.B. 2 kQ) mit der Plusleitung 16 verbunden, ferner mit dem Eingang des Invertierglieds 64, an dessen Ausgang das PWM-Signal 32 (Fig. 3c) erzeugt wird, welches das Halbleiter-Schaltglied 14 steuert.The output 92 of the comparator 62 is connected via a resistor 94 (e.g. 2 kΩ) to the positive line 16, and also to the input of the inverter element 64, at whose output the PWM signal 32 (Fig. 3c) is generated, which controls the semiconductor switching element 14.

Arbeitsweise von Fig. 2How Fig. 2 works

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dreiecksgenerators 60 wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Dort sind drei Potentiale angegeben, nämlich das Potential P1 am Minuseingang 76 des Komparators 66 (z.B. LM 2901), das Potential P2To explain the operation of the triangle generator 60, reference is made to Fig. 2. Three potentials are given there, namely the potential P1 at the negative input 76 of the comparator 66 (e.g. LM 2901), the potential P2

an dessen Pluseingang 72, und das Potential P3 an dessen Ausgang 68.at its positive input 72, and the potential P3 at its output 68.

Beim Einschalten der Anordnung wird zunächst durch den (entladenen) Kondensator 78 (z.B. 1 nF) das Potential P1 auf dem Potential der Minusleitung 20 gehalten. Dies entspricht der Anfangsbedingung für einen Reset. Das Potential P3 nimmt folglich den Wert der Plusleitung 16 an, da in diesem Fall das Potential des Pluseingangs 72 des Komparators 66 höher ist als das Potential des Minuseingangs 76. Der Kondensator 78 beginnt deshalb, sich über die Widerstände 80 und 74 zu laden. Dies ist in Fig. 3 der ansteigende Teil 87 des Dreieckssignals 88, welches dem Potential P1, also der Spannung am Kondensator 78, entspricht. Das Potential P2 ergibt sich ausWhen the arrangement is switched on, the potential P1 is initially held at the potential of the negative line 20 by the (discharged) capacitor 78 (e.g. 1 nF). This corresponds to the initial condition for a reset. The potential P3 therefore takes on the value of the positive line 16, since in this case the potential of the positive input 72 of the comparator 66 is higher than the potential of the negative input 76. The capacitor 78 therefore begins to charge via the resistors 80 and 74. In Fig. 3, this is the rising part 87 of the triangular signal 88, which corresponds to the potential P1, i.e. the voltage at the capacitor 78. The potential P2 results from

a) der Parallelschaltung der Widerstände 82, 80 und 70, unda) the parallel connection of resistors 82, 80 and 70, and

b) der Größe des unteren Spannungsteilerwiderstands 84.b) the size of the lower voltage divider resistor 84.

Die Widerstände 82 und 84 sind bevorzugt gleich groß, z.B. je 10 kß, der Widerstand 70 hat z.B. 4,3 kQ, und der Widerstand 80 z.B. 2,2 kQ. Der Widerstand 74 hat z.B. 22 kQ. Bei einer Betriebsspannung von 12 V zwischen den Leitungen 16 und 20 beträgt das Potential P2 in diesem Fall etwa 9 V.The resistors 82 and 84 are preferably the same size, e.g. 10 kΩ each, the resistor 70 has e.g. 4.3 kΩ, and the resistor 80 has e.g. 2.2 kΩ. The resistor 74 has e.g. 22 kΩ. With an operating voltage of 12 V between the lines 16 and 20, the potential P2 in this case is approximately 9 V.

Durch das Aufladen des Kondensators 78 wird schließlich das Potential P1 höher als das Potential P2, und dadurch schaltet der Ausgang 68 auf das Potential der Minusleitung 20 um, d.h. das Potential P3 macht einen Sprung in negativer Richtung. Deshalb beginnt nun der Kondensator 78, sich über den Widerstand 74 zu entladen, und dies ist in Fig. 3 der abfallende Teil 89 des Dreieckssignals 88. Das Potential P2, also der Schwellwert des Komparators 66, ändert sich hierdurch ebenfalls, und ergibt sich nun ausBy charging the capacitor 78, the potential P1 finally becomes higher than the potential P2, and as a result the output 68 switches to the potential of the negative line 20, i.e. the potential P3 makes a jump in the negative direction. Therefore the capacitor 78 now begins to discharge via the resistor 74, and this is the falling part 89 of the triangular signal 88 in Fig. 3. The potential P2, i.e. the threshold value of the comparator 66, also changes as a result and is now given by

a) der Parallelschaltung der Widerstände 84 und 70, unda) the parallel connection of resistors 84 and 70, and

b) dem Spannungsteilerwiderstand 80.
Dieses neue Potential P2 beträgt etwa 2 V.b) the voltage divider resistor 80.
This new potential P2 is about 2 V.

Fällt durch die Entladung des Kondensators 78 das Potential P1 unter das Potential P2, so schaltet der Komparator 66 wieder auf "Ein", d.h. das Potential P3 an seinem Ausgang wird wieder hoch.If the potential P1 falls below the potential P2 due to the discharge of the capacitor 78, the comparator 66 switches back to "on", i.e. the potential P3 at its output becomes high again.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich periodisch, und das Potential P1 steigt deshalb wieder an bis zum Potential P2, das durch die Widerstände 80, 70 und 82 bestimmt ist. Danach springt das Potential P3 am Ausgang 68 desThe process described repeats itself periodically, and the potential P1 therefore rises again to the potential P2, which is determined by the resistors 80, 70 and 82. Then the potential P3 jumps at the output 68 of the

Komparators wieder auf das Potential der Minusleitung, etc. Hierdurch entsteht das Dreieckssignal 88.Comparator back to the potential of the negative line, etc. This creates the triangular signal 88.

Die Ladezeit des Kondensators 78 ergibt sich durch die Reihenschaltung der Widerstände 80 und 74. Seine Entladezeit ergibt sich durch den Widerstand 74. Das Potential P2 am Pluseingang 72 schwankt bei den beschriebenen Werten etwa zwischen 9 V und 2 V und liegt etwa symmetrisch zu einer mittleren Spannung von ca. 5,5 V, die etwa der halben Spannung zwischen den Leitungen 16 und 20 entspricht. Eine kleine Unsymmetrie des Signals 88 ergibt sich durch den Widerstand 80.The charging time of the capacitor 78 is determined by the series connection of the resistors 80 and 74. Its discharging time is determined by the resistor 74. The potential P2 at the positive input 72 fluctuates at the values described between approximately 9 V and 2 V and is approximately symmetrical to an average voltage of approximately 5.5 V, which corresponds to approximately half the voltage between the lines 16 and 20. A small asymmetry of the signal 88 is caused by the resistor 80.

Wesentlich erscheint, daß ein Tastverhältnis k von 0 % bereits bei einer Spannung von 2 V und darunter erreicht wird, so daß also im gesamten Spannungsbereich von 0 bis 2 V der Motorstrom auf 0 gehalten wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Strombegrenzung der dargestellten Art, da auch bei einem hohen Wert des Signals u_m am Meßwiderstand 18, also einem hohen Motorstrom i_mot, das Signal am Ausgang des T-Filters 38, das dem Minuseingang 30 des Komparators 62 zugeführt wird, nicht völlig bis auf das Potential der Minusleitung 20 fällt, sondern etwas positiv bleibt. Diese kleine Restspannung liegt aber dann im Spannungsbereich von 0 bis 2 V, innerhalb dessen das Tastverhältnis k auf 0 % eingestellt wird, so daß die Strombegrenzung trotz solcher kleinen Restspannungen sicher funktioniert.It appears essential that a duty cycle k of 0% is already achieved at a voltage of 2 V and below, so that the motor current is kept at 0 over the entire voltage range from 0 to 2 V. This is particularly advantageous with a current limitation of the type shown, since even with a high value of the signal u _m at the measuring resistor 18, i.e. a high motor current i _mo t, the signal at the output of the T-filter 38, which is fed to the negative input 30 of the comparator 62, does not fall completely to the potential of the negative line 20, but remains slightly positive. This small residual voltage then lies in the voltage range from 0 to 2 V, within which the duty cycle k is set to 0%, so that the current limitation functions reliably despite such small residual voltages.

Anders gesagt, fällt im Betrieb das Potential P1 am Pluseingang des Komparators 62 nicht unter 2 V, so daß jedes Potential ust am Minuseingang 30 dieses Komparators, das unter 2 V, also außerhalb des vorgegebenen Bereichs 84, liegt, ein Tastverhältnis des PWM-Signals 32 von 0 % zur Folge hat.In other words, during operation the potential P1 at the positive input of the comparator 62 does not fall below 2 V, so that any potential ust at the negative input 30 of this comparator which is below 2 V, i.e. outside the specified range 84, results in a duty cycle of the PWM signal 32 of 0 %.

Im normalen Betrieb bewirkt die Strombegrenzung (über den Transistor 34) nur eine Reduzierung des Motorstroms, d.h. das Potential am Punkt 30 liegt dann im vorgegebenen Bereich 84 oberhalb 2 V, entsprechend einem Tastverhältnis k von größer als 0 %, aber das Tastverhältnis wird durch das Einsetzen der Strombegrenzung in Richtung zu einem niedrigeren Wert verschoben.In normal operation, the current limitation (via transistor 34) only causes a reduction in the motor current, i.e. the potential at point 30 is then in the specified range 84 above 2 V, corresponding to a duty cycle k of greater than 0%, but the duty cycle is shifted towards a lower value by the use of the current limitation.

Durch den Offsetbereich 86 wird auch vermieden, daß bei Transistoren 34 oderThe offset range 86 also prevents transistors 34 or

50 mit stärkeren Toleranzabweichungen eine fehlerhafte Strombegrenzung auftritt. Außerdem wird zur Steuerung des Bremsvorgangs der Umstand ausgenützt, daß bei einer zu hohen Motordrehzahl das Regler-Ausgangssignal REG-OUT im Bereich 86 von O bis 2 V liegt. Deshalb werden, wenn REG-OUT in diesem Spannungsbereich 86 liegt, der Bremsregler 24 und die Bremslogik betätigt, um einen Bremsvorgang des Motors 12 einzuleiten, wie bereits bei Fig. 1 beschrieben.50 with greater tolerance deviations, an incorrect current limitation occurs. In addition, the fact that the controller output signal REG-OUT is in the range 86 from 0 to 2 V when the motor speed is too high is used to control the braking process. Therefore, when REG-OUT is in this voltage range 86, the brake controller 24 and the brake logic are activated to initiate a braking process of the motor 12, as already described in Fig. 1.

Im Betrieb erzeugt also der Dreiecksoszillator 60 die in Fig. 3a dargestellte dreieckförmige Spannung 88. Je nach der Höhe des Potentials am Minuseingang 30 des Komparators 62, das in Fig. 3a mit U30 bezeichnet ist und das der Spannung ust entspricht, erhält man am Ausgang des Komparators 62 Rechteckimpulse 98, die umso kürzer werden, je höher das Potential U₃₀ am Minuseingang 30 wird. Die Höhe dieses Potentials bestimmt also das Tastverhältnis der Impulse 92, und durch das Invertierglied 64 werden diese Impulse invertiert, und man erhält dann am Ausgang des Invertierglieds 64 die PWM-Impulse 32, deren Tastverhältnis k, das unten in Fig. 3 definiert ist, ebenfalls von der Höhe des Steuersignals ust am Minuseingang 30 abhängt. Wird dieses Signal positiver, so nimmt das Tastverhältnis k und damit der Motorstrom zu, und wird dieses Signal negativer, so nimmt das Tastverhältnis und damit der Motorstrom ab.During operation, the triangular oscillator 60 generates the triangular voltage 88 shown in Fig. 3a. Depending on the level of the potential at the negative input 30 of the comparator 62, which is designated U30 in Fig. 3a and corresponds to the voltage ust, rectangular pulses 98 are obtained at the output of the comparator 62, which become shorter the higher the potential _U30 at the negative input 30 becomes. The level of this potential therefore determines the duty cycle of the pulses 92, and these pulses are inverted by the inverter 64, and the PWM pulses 32 are then obtained at the output of the inverter 64, the duty cycle k of which, which is defined below in Fig. 3, also depends on the level of the control signal ust at the negative input 30. If this signal becomes more positive, the duty cycle k and thus the motor current increases, and if this signal becomes more negative, the duty cycle and thus the motor current decreases.

Im Normalbetrieb wird dem Minuseingang 30 über den hochohmigen Widerstand 28 das positive Regler-Ausgangssignal REG-OUT zugeführt. Dieses bestimmt dann das Tastverhältnis des PWM-Signals 32. Nimmt jedoch der Strom durch den Motor 12 über einen bestimmten Grenzwert hinaus zu, so wird der Transistor 34 leitend, und dadurch entsteht am Minuseingang 30 das Signal STBGR, d.h. das Potential an diesem Eingang verschiebt sich in negativer Richtung, weil ein Strom vom Eingang 30 über den Transistor 34 zur Minusleitung 20 fließt. Dadurch nimmt das Tastverhältnis k der PWM-Impulse 32 ab, und zwar umso mehr, je höher der Motorstrom wird. Auf diese Weise erhält man eine sanfte Strombegrenzung, die praktisch in analoger Weise arbeitet und keine zusätzlichen Motorgeräusche oder zusätzlichen EMV-Störungen verursacht.In normal operation, the positive controller output signal REG-OUT is fed to the negative input 30 via the high-resistance resistor 28. This then determines the duty cycle of the PWM signal 32. However, if the current through the motor 12 increases beyond a certain limit, the transistor 34 becomes conductive and the signal STBGR is generated at the negative input 30, i.e. the potential at this input shifts in a negative direction because a current flows from the input 30 via the transistor 34 to the negative line 20. As a result, the duty cycle k of the PWM pulses 32 decreases, and the more so the higher the motor current becomes. In this way, a gentle current limitation is achieved that works in a practically analog manner and does not cause any additional motor noise or additional EMC interference.

In gleicher Weise arbeitet die Strombegrenzung dann, wenn dem MinuseingangThe current limit works in the same way when the minus input

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30 bei einem Bremsvorgang das Signal PWM-STELL zugeführt wird.30 during braking the signal PWM-STELL is supplied.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 werden für die Umschaltung auf Bremsen durch einen niedrigen Wert des Signals REG-OUT - mechanische Schalter 17, 25 und 26 verwendet. Dies ist bei einem Regler weniger erwünscht, da solche Schalter Geräusche verursachen und eine begrenzte Lebensdauer haben.In the arrangement according to Fig. 1, mechanical switches 17, 25 and 26 are used for switching to braking by a low value of the REG-OUT signal. This is less desirable in a regulator, since such switches cause noise and have a limited service life.

Fig. 4 zeigt deshalb eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 110, die stattdessen elektronische Schalter verwendet, wobei als Motor 112 ein elektronisch kommutierter Motor (ECM) verwendet wird. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in den vorhergehenden Figuren werden auch hier mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.Fig. 4 therefore shows an embodiment of an arrangement 110 according to the invention which uses electronic switches instead, whereby an electronically commutated motor (ECM) is used as the motor 112. The same or equivalent parts as in the previous figures are also designated here with the same reference numerals and are usually not described again.

Der ECM 112 ist hier - als Beispiel - dreisträngig dargestellt, mit drei Statorsträngen (Statorphasen) U, V und W, die im Beispiel in Stern geschaltet sind. Ebenso wäre eine Dreiecksschaltung möglich, und ebenso eine andere Strangzahl. Der Motor arbeitet sechspulsig, d.h. pro Rotordrehung von 360° el. erhält sein Stator sechs Stromimpulse. Hierzu wird auf den Aufsatz von Dr. Rolf Müller in "asr - digest für angewandte Antriebstechnik", 1977, S. 27 bis 31, verwiesen, wo viele derartige Motoren beschrieben sind. Der permanentmagnetische Rotor des Motors 112 ist mit 113 bezeichnet und nur symbolisch dargestellt. Selbstverständlich kann der Motor 112 auch einen Rotor 113 haben, der durch Zuführung von Strom erregt wird, und nicht durch Permanentmagnete.The ECM 112 is shown here - as an example - with three strands, with three stator strands (stator phases) U, V and W, which are connected in star in the example. A delta connection would also be possible, as would a different number of strands. The motor operates with six pulses, i.e. its stator receives six current pulses for each rotor rotation of 360° el. In this regard, reference is made to the article by Dr. Rolf Müller in "asr - digest for applied drive technology", 1977, pp. 27 to 31, where many such motors are described. The permanent magnet rotor of the motor 112 is designated 113 and is only shown symbolically. Of course, the motor 112 can also have a rotor 113 that is excited by supplying current and not by permanent magnets.

Der Motor 112 hat ferner bei dieser Version drei Hallgeneratoren 115, 116 und 117, deren Ausgangssignale einer Kommutierungssteuerung 120 zugeführt werden, die aus diesen Hallsignalen auch ein Drehzahl-Istwertsignal nj_St ableitet, das dem Drehzahlregler 11 (gewöhnlich einem PI-Regler) zugeführt wird. Zur Erzeugung eines Signals nj_st vgl. z.B. das bereits erwähnte DE-UM 9 414 498.2.In this version, the motor 112 also has three Hall generators 115, 116 and 117, the output signals of which are fed to a commutation control 120, which also derives an actual speed value signal nj _S t from these Hall signals, which is fed to the speed controller 11 (usually a PI controller). For the generation of a signal nj _s t, see, for example, the aforementioned DE-UM 9 414 498.2.

Außerdem ist diese Kommutierungssteuerung 120 dazu ausgebildet, in der üblichen Weise Kommutierungssignale für die Halbleiterschalter der Brückenschaltung 122 zu liefern. Die Form dieser Kommutierungssignale wirdIn addition, this commutation control 120 is designed to provide commutation signals for the semiconductor switches of the bridge circuit 122 in the usual way. The form of these commutation signals is

durch das Ausgangssignal des PWM-Stellers 15 bestimmt, d.h. diese werden durch das PWM-Signal mit einer hohen Frequenz (z.B. 20...25 kHz) ständig ein- und ausgeschaltet, wie das nachfolgend anhand von Fig. 11 an einem Beispiel erläutert wird, vgl. dort die logische Verknüpfung der PWM-Signale 32 mit den Rotorstellungssignalen H1/ und H2, um den Brückentransistor 125 zu steuern.determined by the output signal of the PWM controller 15, i.e. these are constantly switched on and off by the PWM signal with a high frequency (e.g. 20...25 kHz), as is explained below using an example in Fig. 11, cf. there the logical connection of the PWM signals 32 with the rotor position signals H1/ and H2 in order to control the bridge transistor 125.

Die Hallgeneratoren 115 bis 117 sind nur rein schematisch dargestellt. Es ist auch ein Betrieb ohne Hallgeneratoren möglich, wenn die sogenannte Sensorless-Technik verwendet wird.The Hall generators 115 to 117 are shown purely schematically. Operation without Hall generators is also possible if the so-called sensorless technology is used.

Die Kommutierungssteuerung 120 ist in üblicherweise ausgebildet, um die sechs steuerbaren Halbleiterschalter der Vollbrückenschaltung 122 anzusteuern. Diese Halbleiterschalter sind zur besseren Veranschaulichung als mechanische Schalter dargestellt, sind aber in der Realität Leistungstransistoren, z.B. MOSFETs. Ein erster Zweig der Brückenschaltung 122 enthält zwei Halbleiterschalter 124,125, an deren Verbindungspunkt 126 der Strang U angeschlossen ist. Ein zweiter Zweig enthält zwei Halbleiterschalter 128,129, an deren Verbindungspunkt 130 der Strang V angeschlossen ist. Ein dritter Zweig enthält oben einen Halbleiterschalter 133 und unten einen Halbleiterschalter 134, an deren Verbindungspunkt 135 der Strang W angeschlossen ist. Antiparallel zu den einzelnen Halbleiterschaltern liegen jeweils Dioden 124', 125', 128', 129', 133' und 134', wie in Fig. 4 dargestellt.The commutation control 120 is usually designed to control the six controllable semiconductor switches of the full bridge circuit 122. These semiconductor switches are shown as mechanical switches for better illustration, but in reality they are power transistors, e.g. MOSFETs. A first branch of the bridge circuit 122 contains two semiconductor switches 124, 125, to whose connection point 126 the strand U is connected. A second branch contains two semiconductor switches 128, 129, to whose connection point 130 the strand V is connected. A third branch contains a semiconductor switch 133 at the top and a semiconductor switch 134 at the bottom, to whose connection point 135 the strand W is connected. Diodes 124', 125', 128', 129', 133' and 134' are connected antiparallel to the individual semiconductor switches, as shown in Fig. 4.

Die oberen Halbleiterschalter 124,128 und 133 sind an eine Plusleitung 16 angeschlossen. In Reihe mit den unteren Halbleiterschaltern 125, 129 und 134 liegt jeweils ein Strommeßwiderstand 138, 139 bzw. 140, die aile an eine Minusleitung 20 angeschlossen sind. Zwischen den Leitungen 16 und 20 liegt eine sogenannte Zwischenkreisspannung Uzwk von z.B. 24 V, die beim regenerativen Bremsbetrieb des Motors 112 auf mehr als das Doppelte ansteigen kann, weshalb die bereits bei Fig. 1 beschriebene Spannungsbegrenzung 23 vorgesehen ist, die beim Bremsbetrieb diese Zwischenkreisspannung nach oben hin begrenzt, z.B. auf 48 V.The upper semiconductor switches 124, 128 and 133 are connected to a positive line 16. In series with the lower semiconductor switches 125, 129 and 134 there is a current measuring resistor 138, 139 and 140, which are all connected to a negative line 20. Between the lines 16 and 20 there is a so-called intermediate circuit voltage Uzwk of e.g. 24 V, which can increase to more than double during regenerative braking of the motor 112, which is why the voltage limiter 23 already described in Fig. 1 is provided, which limits this intermediate circuit voltage upwards during braking, e.g. to 48 V.

Die äußeren Anschlüsse zur Stromzufuhr sind mit 16' und 20' bezeichnet. Vom Anschluß 16' führt eine Sicherung 142 zu einemThe external connections for power supply are marked 16' and 20'. A fuse 142 leads from connection 16' to a

Siebkondensator 143 und einer Schutzdiode 144, welche gegen hohe Überspannungen schützt, z.B. gegenüber Spannungen von mehr als 68 V. Außer der Sicherung 142 ist auch eine Siebdrossel 146 in die Verbindung vom Anschluß 16' zur Plusleitung 16 eingeschaltet. Links von der Drossel 146 ist noch ein Siebkondensator 148 vorgesehen. Die Spannungsüberwachung 23 ist, wie dargestellt, parallel zu diesem Siebkondensator 148 angeordnet und entspricht in ihrem Aufbau exakt der Anordnung 23 nach Fig. 1, so daß auf die dortige Beschreibung verwiesen werden kann.Filter capacitor 143 and a protective diode 144, which protects against high overvoltages, e.g. against voltages of more than 68 V. In addition to the fuse 142, a filter choke 146 is also connected to the connection from the connection 16' to the positive line 16. To the left of the choke 146, a filter capacitor 148 is also provided. The voltage monitor 23 is, as shown, arranged parallel to this filter capacitor 148 and corresponds in its structure exactly to the arrangement 23 according to Fig. 1, so that reference can be made to the description there.

Die Spannung am Meßwiderstand 138 wird - ebenfalls völlig analog zu Fig. 1 über einen Widerstand 32 der Basis eines npn-Transistors 34 zugeführt, dem ein Fiiterkondensator 36 zugeordnet ist. Der Kollektor des Transistors 34 ist über das T-Filter 38 mit dem Eingang 30 des PWM-Stellers 15 verbunden.The voltage at the measuring resistor 138 is - also completely analogous to Fig. 1 - fed via a resistor 32 to the base of an npn transistor 34, to which a filter capacitor 36 is assigned. The collector of the transistor 34 is connected via the T-filter 38 to the input 30 of the PWM controller 15.

Den Meßwiderständen 139 und 140 sind, wie dargestellt, völlig analoge Meßschaltungen zugeordnet, die deshalb mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, aber mit einem nachgestellten Apostroph oder mit zwei nachgestellten Apostrophen. Die Kollektoren der vier Transistoren 34, 34', 34" und 50 sind miteinander verbunden; diese vier Transistoren sind selektierte Transistoren mit einer im wesentlichen identischen Basis-Emitter-Schwellenspannung Ubei so daß sie alle bei derselben Spannung zu leiten beginnen und dann eine Verbindung vom Eingang 30 zur Minusleitung 20 herstellen, wodurch die Steuerspannung ust am Eingang 30 reduziert und damit das Tastverhältnis k verringert wird.As shown, the measuring resistors 139 and 140 are assigned completely analog measuring circuits, which are therefore designated with the same reference numerals, but with a trailing apostrophe or with two trailing apostrophes. The collectors of the four transistors 34, 34', 34" and 50 are connected to one another; these four transistors are selected transistors with an essentially identical base-emitter threshold voltage Ubei so that they all begin to conduct at the same voltage and then establish a connection from the input 30 to the negative line 20, whereby the control voltage ust at the input 30 is reduced and the duty cycle k is thus reduced.

Das Regler-Ausgangssignal REG-OUT des Drehzahlreglers 11 wird dem Bremsregler 24 zugeführt, und es wird über einen Widerstand 150 (z.B. 22 kß) einem Knotenpunkt 152 zugeführt, der über den hochohmigen Widerstand 28 (z.b. 460 k&OHgr;) mit dem Eingang 30 des PWM-Stellers 15 verbunden ist.The controller output signal REG-OUT of the speed controller 11 is fed to the brake controller 24 and it is fed via a resistor 150 (e.g. 22 kΩ) to a node 152 which is connected via the high-resistance resistor 28 (e.g. 460 kΩ) to the input 30 of the PWM controller 15.

Der Bremsregler 24 erzeugt an seinem Ausgang 154 dann ein das Signal REG-OUT substituierendes Stellsignal PWM-STELL, wenn die Drehzahl des Motors 112 so weit über den eingestellten Wert angestiegen ist, daß REG-OUT in Fig. 3a den niedrigen Wert C erreicht. Da REG-OUT dem Knotenpunkt 152 über den relativ hochohmigen Widerstand 150 (22 kO) zugeführt wird, PWM-STELL dagegen direkt, ersetzt (substituiert) das Signal PWM-STELL bei seinemThe brake controller 24 then generates a control signal PWM-STELL at its output 154, which substitutes the signal REG-OUT, when the speed of the motor 112 has risen so far above the set value that REG-OUT reaches the low value C in Fig. 3a. Since REG-OUT is fed to the node 152 via the relatively high-resistance resistor 150 (22 kO) , whereas PWM-STELL is fed directly, the signal PWM-STELL replaces (substitutes) the signal PWM-STELL at its

Auftreten, also bei einer zu hohen Drehzahl des Motors 112, das Signal REG-OUT.Occurrence, i.e. when the speed of the motor 112 is too high, the signal REG-OUT.

Wenn der Bremsregler 24 das Signal PWM-STELL an seinem Ausgang 154 erzeugt, erzeugt er auch an seinem Ausgang 156 ein Signal OB, das der Kommutierungssteuerung 120 zugeführt wird, wodurch diese dann die oberen Halbleiterschalter 124,128 und 133 der Brückenschaltung 122 öffnet, also nichtleitend macht, und die unteren Brückenschalter 125,129 und 134 ständig leitend macht, also einschaltet, wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt. Der Motor 112 arbeitet dann als Generator, und seine generatorisch erzeugte Spannung wird über die Dioden 124', 128' und 133' der Plusleitung 16 zugeführt, so daß die Zwischenkreisspannung an dieser Leitung beträchtlich ansteigen kann, wie bereits beschrieben, was zu Schäden durch Überspannungen führen kann.When the brake controller 24 generates the PWM-STELL signal at its output 154, it also generates a signal OB at its output 156, which is fed to the commutation control 120, whereby the latter then opens the upper semiconductor switches 124, 128 and 133 of the bridge circuit 122, i.e. makes them non-conductive, and makes the lower bridge switches 125, 129 and 134 permanently conductive, i.e. switches them on, as shown by way of example in Fig. 4. The motor 112 then works as a generator, and its generator-generated voltage is fed to the positive line 16 via the diodes 124', 128' and 133', so that the intermediate circuit voltage on this line can increase considerably, as already described, which can lead to damage due to overvoltage.

Auch können bei einem solchen Bremsvorgang durch die generatorische Bremsung erhebliche Ströme im Motor 112 fließen, die zu einer teilweisen Entmagnetisierung der im Motor verwendeten Dauermagnete führen können, und das muß unbedingt vermieden werden.During such a braking process, significant currents can also flow in the motor 112 due to the regenerative braking, which can lead to a partial demagnetization of the permanent magnets used in the motor, and this must be avoided at all costs.

Ein Anstieg der Zwischenkreisspannung Uzwk. ^&zgr;·&Bgr;. über 48 V hinaus, wird durch die Spannungsüberwachung 23 vermieden, denn deren Transistor 50 wird in diesem Fall leitend und reduziert hierdurch die Steuerspannung ust am Eingang 30 des PWM-Stellers 15, so daß dieser die unteren Brückentransistoren 125,129 und 134 mit dem Tastverhältnis k periodisch öffnet und schließt, das der Steuerspannung ust entspricht. Hierdurch wird die Zwischenkreisspannung Uzwk nach oben hin sicher begrenzt.An increase in the intermediate circuit voltage Uzwk. ^ζ ·β. above 48 V is prevented by the voltage monitoring 23, because in this case its transistor 50 becomes conductive and thereby reduces the control voltage ust at the input 30 of the PWM controller 15, so that the latter periodically opens and closes the lower bridge transistors 125, 129 and 134 with the duty cycle k, which corresponds to the control voltage ust. This safely limits the intermediate circuit voltage Uzwk upwards.

Ein zu hoher Strom durch die Statorstränge U, V oder W wird durch die Meßwiderstände 138, 139 und 140 verhindert, welche den einzelnen Strängen U, V, W zugeordnet sind und welche bei Überstrom ein Ansprechen der einzelnen Transistoren 34 bzw. 34' bzw. 34" bewirken, die ebenfalls die Spannung ust am Eingang 30 reduzieren und dadurch das Tastverhältnis k umso stärker reduzieren, je höher diese Ströme werden.Excessive current through the stator phases U, V or W is prevented by the measuring resistors 138, 139 and 140, which are assigned to the individual phases U, V, W and which, in the event of an overcurrent, cause the individual transistors 34 or 34' or 34" to respond, which also reduce the voltage ust at the input 30 and thus reduce the duty cycle k more the higher these currents become.

Da also bei einem solchen transienten Bremsvorgang sowohl die generatorisch erzeugte Spannung Uzwk des Motors 112 wie auch dessen StatorströmeSince in such a transient braking process both the generator-generated voltage Uzwk of the motor 112 and its stator currents

begrenzt werden, kann man diese Begrenzung auch als Leistungsbegrenzung oder "Wattbegrenzung" bezeichnen, d.h. der Bremsvorgang verläuft rasch, aber strikt innerhalb der Leistungsgrenzen des angeschlossenen Motors 112. (In der Praxis dauert ein solcher Bremsvorgang meist nur wenige Sekunden, bei einem Rolladenmotor z.B. ca. 30 Sekunden.) Die gewünschte Drehzahl wird auch nach einer Änderung des Drehzahl-Sollwerts n_soii innerhalb kürzester Zeit undlimited, this limitation can also be referred to as power limitation or "watt limitation", ie the braking process takes place quickly, but strictly within the power limits of the connected motor 112. (In practice, such a braking process usually only takes a few seconds, for example, with a roller shutter motor about 30 seconds.) The desired speed is also reached after a change in the speed setpoint n _so ii within a very short time and

praktisch ruckfrei wieder erreicht.reached again practically without jerking.

Nach dem Bremsvorgang, wenn der Motor 112 wieder mit der gewünschten Drehzahl arbeitet, steigt die Regler-Ausgangsspannung REG-OUT wieder an, und wenn sie in Fig. 3a den Wert D erreicht hat, werden die Signale PWM-STELL und OB wieder abgeschaltet. Am Eingang 30 wirkt dann wieder das Signal REG-OUT, und die Kommutierungssteuerung 120 bewirkt wieder eine normale Kommutierung der Brückenschaltung 122 im motorischen Betrieb. Da derartige Brückenschaltungen in vielerlei Varianten bekannt sind, wird dieser normale motorische Betrieb nicht beschrieben.After the braking process, when the motor 112 is again operating at the desired speed, the controller output voltage REG-OUT increases again, and when it has reached the value D in Fig. 3a, the PWM-STELL and OB signals are switched off again. The REG-OUT signal then acts again at input 30, and the commutation control 120 again causes a normal commutation of the bridge circuit 122 in motor operation. Since such bridge circuits are known in many different variants, this normal motor operation is not described.

Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Fig. 4, wobei gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie dort und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben werden. Auch sind nicht alle Einzelheiten der Fig. 4 nochmals wiederholt, sondern es sind nur die wesentlichen Teile dargestellt.Fig. 5 shows details of Fig. 4, whereby identical or equivalent parts as in Fig. 4 are designated with the same reference numerals as there and are usually not described again. Also, not all details of Fig. 4 are repeated again, but only the essential parts are shown.

Die Teile des Bremsreglers 24 sind hier mit einer strichpunktierten Linie umrandet. Vom Ausgang des Drehzahlreglers 11, wo das Ausgangssignal REG-OUT im Betrieb anliegt, führt ein Widerstand 150 zur Basis eines npn-Transistors 152, der zusammen mit einem npn-Transistor 154 eine Kippstufe 156 bildet, die eine Schalthysterese hat und die auf Bremsen umschaltet, wenn das Signal REG-OUT in Fig. 3a den niedrigen Wert C erreicht, und die wieder auf motorischen Betrieb (mit Drehzahlregelung) zurückschaltet, wenn REG-OUT in Fig. 3a wieder den höheren Wert D erreicht.The parts of the brake controller 24 are outlined here with a dotted line. From the output of the speed controller 11, where the output signal REG-OUT is present during operation, a resistor 150 leads to the base of an npn transistor 152, which together with an npn transistor 154 forms a flip-flop 156, which has a switching hysteresis and switches to braking when the signal REG-OUT in Fig. 3a reaches the low value C, and switches back to motor operation (with speed control) when REG-OUT in Fig. 3a again reaches the higher value D.

Zur Stromversorgung der Kippstufe 156 und der angeschlossenen Teile wird eine geregelte Gleichspannung von z.B. 12 V verwendet, die zwischen einer Plusleitung 160 und einer Minusleitung 165 liegt, welch letztere, ebenso wie die Minusleitung 20, an Masse (GND) angeschlossen ist.To power the flip-flop 156 and the connected parts, a regulated direct voltage of e.g. 12 V is used, which is located between a positive line 160 and a negative line 165, the latter of which, like the negative line 20, is connected to ground (GND).

Die Basis des Transistors 152 ist über einen Widerstand 158 mit der Minusleitung 165 und über einen Widerstand 162 (z.B. 100 kQ) mit dem Kollektor des Transistors 154 verbunden, dessen Basis ihrerseits über einen Widerstand 164 (z.B. 22 kn) mit dem Kollektor des Transistors 152 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 152,154 sind jeweils über einen Widerstand 166 bzw. 168 (z.B. 22 &Igr;<&OHgr;) mit der Plusleitung 160 verbunden.The base of the transistor 152 is connected via a resistor 158 to the minus line 165 and via a resistor 162 (e.g. 100 kQ) to the collector of the transistor 154, the base of which is in turn connected via a resistor 164 (e.g. 22 kΩ) to the collector of the transistor 152. The collectors of the transistors 152, 154 are each connected via a resistor 166 or 168 (e.g. 22 Ω<Ω) to the positive line 160.

An den Kollektor des Transistors 154 ist die Basis eines Transistors 170 angeschlossen, dessen Emitter mit der Minusleitung 165 und dessen Kollektor über einen Widerstand 172 mit der Plusleitung 160, über einen Widerstand 174 mit der Basis eines npn-Transistors 176 und über einen Widerstand 178 mit der Basis eines npn-Transistors 180 verbunden ist.The collector of transistor 154 is connected to the base of a transistor 170, whose emitter is connected to the negative line 165 and whose collector is connected via a resistor 172 to the positive line 160, via a resistor 174 to the base of an npn transistor 176 and via a resistor 178 to the base of an npn transistor 180.

Der Emitter des Transistors 176 ist mit der Minusleitung 165, sein Kollektor über einen Widerstand 182 mit der Plusleitung 160 verbunden. An diesem Kollektor wird beim Bremsvorgang das Signal OB erzeugt, welches über die Kommutierungsschaltung 120 die oberen Brückentransistoren 124,128 und 133 öffnet und die unteren Brückentransistoren 125,129 und 134 leitend macht, sofern nicht für die unteren Brückentransistoren ein vorrangiges PWM-Signal vom PWM-Steller 15 vorliegt.The emitter of transistor 176 is connected to the negative line 165, its collector via a resistor 182 to the positive line 160. The signal OB is generated at this collector during the braking process, which opens the upper bridge transistors 124, 128 and 133 via the commutation circuit 120 and makes the lower bridge transistors 125, 129 and 134 conductive, unless there is a priority PWM signal from the PWM controller 15 for the lower bridge transistors.

Der Emitter des Transistors 180 ist mit der Minusleitung 165, sein Kollektor über einen Widerstand 186 mit der Plusleitung 160 und über einen Widerstand 188 mit der Basis eines pnp-Transistors 190 verbunden. Der Emitter des Transistors 190 ist über einen Widerstand 192 (z.B. 2,2 kQ) mit der Plusleitung 160 verbunden. Sein Kollektor, an dem beim Bremsvorgang, wenn der Transistor 190 leitend ist, das Signal PWM-STELL vorhanden ist, ist mit dem Knotenpunkt 152 zwischen den Widerständen 150 und 28 verbunden.The emitter of transistor 180 is connected to the negative line 165, its collector via a resistor 186 to the positive line 160 and via a resistor 188 to the base of a pnp transistor 190. The emitter of transistor 190 is connected to the positive line 160 via a resistor 192 (e.g. 2.2 kΩ). Its collector, at which the PWM-SET signal is present during the braking process when transistor 190 is conductive, is connected to node 152 between resistors 150 and 28.

ArbeitsweiseHow it works

Wenn das Signal REG-OUT genügend hoch ist, also in Fig. 3a oberhalb des Wertes B Hegt, ist der Transistor 152 leitend und folglich der Transistor 154 der Kippstufe 156 gesperrt.If the signal REG-OUT is sufficiently high, i.e. above the value B in Fig. 3a, the transistor 152 is conductive and consequently the transistor 154 of the flip-flop 156 is blocked.

Wird, weil die Drehzahl auf zu hohe Werte ansteigt, das Signal REG-OUT sehrIf the speed increases to too high values, the REG-OUT signal is very

klein und unterschreitet den Wert C der Fig. 3a, so wird der Transistor 152 gesperrt, und der Transistor 154 wird leitend, wobei die Umschaltung durch die Kippstufe 156 schlagartig erfolgt.small and falls below the value C in Fig. 3a, the transistor 152 is blocked and the transistor 154 becomes conductive, whereby the switching by the flip-flop 156 takes place suddenly.

Wenn der Transistor 154 leitend wird, wird der zuvor leitende Transistor 170 gesperrt und macht seinerseits den Transistor 176 leitend, so daß an dessen Kollektor das (niedrige) Signal OB für die Kommutierungssteuerung 120 erzeugt wird.When transistor 154 becomes conductive, previously conductive transistor 170 is blocked and in turn makes transistor 176 conductive, so that the (low) signal OB for commutation control 120 is generated at its collector.

Ebenso macht der gesperrte Transistor 170 den Transistor 180 leitend, und dieser bewirkt seinerseits ein Leitendwerden des Transistors 190, so daß letzterer das Signal PWM-STELL erzeugt, das als Ersatz-Stellwert anstelle des Signals REG-OUT dem PWM-Steller 15 beim Bremsvorgang zugeführt wird und dann während des Bremsens das Tastverhältnis k des PWM-Stellers 15 bestimmt, sofern nicht die - vorrangige - Strombegrenzung und/oder die ebenfalls vorrangige - Spannungsbegrenzung einsetzt.Likewise, the blocked transistor 170 makes the transistor 180 conductive, and this in turn causes the transistor 190 to become conductive, so that the latter generates the signal PWM-STELL, which is fed to the PWM controller 15 as a substitute control value instead of the signal REG-OUT during the braking process and then determines the duty cycle k of the PWM controller 15 during braking, unless the - priority - current limitation and/or the - also priority - voltage limitation is used.

Auf diese Weise erfolgt also die Umschaltung, die in Fig. 1 durch die Schalter 25 und 26 symbolisiert ist, hier rein elektronisch und mit hoher Zuverlässigkeit. Die Hysterese zwischen den Punkten C und D der Fig. 3a ist durch die Schaltelemente der Kippstufe 156 einstellbar. Der Wert D sollte nahe beim Wert B liegen. Letzterer entspricht dem unteren Ende des vorggegebenen Verstellbereichs 84 für das Tastverhältnis k.In this way, the switching, which is symbolized in Fig. 1 by the switches 25 and 26, is carried out purely electronically and with high reliability. The hysteresis between the points C and D in Fig. 3a can be adjusted by the switching elements of the flip-flop 156. The value D should be close to the value B. The latter corresponds to the lower end of the specified adjustment range 84 for the duty cycle k.

Alternativ ist es auch möglich, die Größe des Ersatz-Stellwerts PWM-STELL davon abhängig zu machen, wie groß die Abweichung des Signals REG-OUT vom Wert B (Fig. 3a) ist, d.h. bei kleinen Überschreitungen der gewünschten Drehzahl wird in diesem Fall nur schwach gebremst, bei hohen Überschreitungen dagegen stärker. Diese verbesserte Alternative ist in Fig. 6 dargestellt.Alternatively, it is also possible to make the size of the substitute control value PWM-STELL dependent on how large the deviation of the signal REG-OUT from the value B (Fig. 3a) is, i.e. if the desired speed is exceeded by a small amount, braking is only slight, but if the speed is exceeded by a large amount, braking is stronger. This improved alternative is shown in Fig. 6.

Fig. 6 zeigt also eine Variante zu der Schaltung des Bremsreglers 24, die in Fig. 5 dargestellt ist. Während bei Fig. 5 bei der Umschaltung auf Bremsen ein konstanter Ersatz-Stellwert PWM-STELL erzeugt wird, ist dieser Ersatz-Stellwert bei Fig. 6 abhängig davon, wie groß die Überschreitung der gewünschten Drehzahl n_son ist: Wird diese Drehzahl nur wenig überschritten, soFig. 6 shows a variant of the circuit of the brake controller 24 shown in Fig. 5. While in Fig. 5 a constant substitute control value PWM-STELL is generated when switching to braking, this substitute control value in Fig. 6 depends on how much the desired speed n _so n is exceeded: If this speed is only slightly exceeded,

wird nur ein niedriger Ersatz-Stellwert erzeugt, d.h. das Tastverhältnis der PWM-Signaie 32, welche die Höhe des Bremsstroms beim Bremsvorgang bestimmen, wird in diesem Fall relativ klein. Wird aber diese Drehzahl stark überschritten, so wird ein höherer Ersatz-Stellwert erzeugt, und der Bremsstrom wird folglich entsprechend höher. Dies hat den Vorteil, daß das Einschalten und Ausschalten der Bremse ruckfrei vor sich geht, d.h. der Übergang zum Bremsen, und der Übergang vom Bremsen zum motorischen Betrieb, geschieht sanft und ohne merkbare Diskontinuitäten.only a low substitute control value is generated, i.e. the duty cycle of the PWM signals 32, which determine the level of the braking current during braking, is relatively small in this case. However, if this speed is significantly exceeded, a higher substitute control value is generated and the braking current is therefore correspondingly higher. This has the advantage that the switching on and off of the brake is smooth, i.e. the transition to braking and the transition from braking to motor operation occurs smoothly and without noticeable discontinuities.

Bei Fig. 6 werden zwei Operationsverstärker 200,201 verwendet. Dem Pluseingang beider Verstärker wird durch einen entsprechend eingestellten Spannungsteiler aus zwei Widerständen 204, 205 ein Potential zugeführt, das dem Potential B in Fig. 3a entspricht, also dem Wert von ust. bei dem das Tastverhältnis k den Wert 0 % erreicht. Dies entspricht den unteren Spitzen 91 des Dreieckssignals 88, also beim Ausfürungsbeispiel etwa +2 V.In Fig. 6, two operational amplifiers 200, 201 are used. The positive input of both amplifiers is supplied with a potential through an appropriately set voltage divider made up of two resistors 204, 205, which corresponds to the potential B in Fig. 3a, i.e. the value of ust. at which the duty factor k reaches the value 0%. This corresponds to the lower peaks 91 of the triangular signal 88, i.e. in the example embodiment, approximately +2 V.

Das Regler-Ausgangssignal REG-OUT vom Drehzahlregler 11 wird in der dargestellten Weise dem Minuseingang beider Operationsverstärker 200, 201 zugeführt. Der Minuseingang des Operationsverstärkers 200 ist über einen Widerstand 207 mit dessen Ausgang verbunden, so daß dieser Operationsverstärker als Verstärker mit einstellbarer Verstärkung arbeitet, und dieser Ausgang ist über eine Diode 202 mit einem Anschluß verbunden, die wie in Fig. 4 mit 154 bezeichnet ist. An ihm tritt beim Bremsen der Ersatz-Stellwert PWM-STELL auf. Da der Operationsverstärker 200, wie gesagt, als Verstärker arbeitet, ist das Signal PWM-STELL = 0, wenn das Signal REG-OUT höher ist als das Potential B. Wird das Signal REG-OUT niedriger, so nimmt PWM-STELL immer mehr zu, je niedriger REG-OUT wird, d.h. die Bremse setzt mit einem sehr niedrigen Bremsstrom ein, und am Ende des Bremsvorgangs liegt ebenfalls ein sehr niedriger Bremsstrom vor, der praktisch unmerklich in den Wert Null übergeht, bevor der motorische Betrieb (mit normaler Drehzahlregelung durch das Stellsignal REG-OUT) wieder aufgenommen wird.The controller output signal REG-OUT from the speed controller 11 is fed to the negative input of both operational amplifiers 200, 201 in the manner shown. The negative input of the operational amplifier 200 is connected to its output via a resistor 207, so that this operational amplifier works as an amplifier with adjustable gain, and this output is connected via a diode 202 to a terminal which is designated 154 as in Fig. 4. The substitute control value PWM-STELL appears at it during braking. Since the operational amplifier 200, as mentioned, works as an amplifier, the signal PWM-STELL = 0 when the signal REG-OUT is higher than the potential B. If the signal REG-OUT becomes lower, PWM-STELL increases more and more the lower REG-OUT becomes, i.e. the brake is applied with a very low braking current, and at the end of the braking process there is also a very low braking current, which practically imperceptibly changes to the value zero before the motor operation (with normal speed control by the control signal REG-OUT) is resumed.

Der Operationsverstärker 201 ist als Komparator geschaltet und erzeugt an seinem Ausgang 156 das Signal OB, wenn REG-OUT niedriger wird als das Potential B. Dieses Signal OB bewirkt, daß die oberen Halbleiterschalter 124, 128 und 133 der Brückenschaltung 122 geöffnet werden, daß die unterenThe operational amplifier 201 is connected as a comparator and generates the signal OB at its output 156 when REG-OUT becomes lower than the potential B. This signal OB causes the upper semiconductor switches 124, 128 and 133 of the bridge circuit 122 to be opened, the lower

Halbleiterschalter 125,129 und 134 geschlossen werden, und daß diese unteren Halbleiterschalter der Steuerung durch das PWM-Signal 32 unterliegen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.Semiconductor switches 125, 129 and 134 are closed and that these lower semiconductor switches are controlled by the PWM signal 32. This will be explained in more detail below.

Fig. 7 zeigt nochmals - in Form eines Blockschaltbilds - den grundsätzlichen Aufbau der Elektronik für den ECM 112. Diese verwendet bei diesem Beispiel drei Hallgeneratoren 115,116 und 117, welche vom Rotormagneten 113 gesteuert werden und Hallsignale H1, H2 und H3 erzeugen, welche der Kommutierungssteuerung 120 zugeführt werden, die ihrerseits die Brückenschaltung 122 steuert. Fig. 9a zeigt das Hallsignal H1, Fig. 9b das Hallsignal H2, und Fig. 9c das Hallsignal H3. Der PWM-Steller 15 (Fig. 2) wirkt auf die Kommutierungssteuerung 120 ein (vgl. nachfolgend Fig. 11), ebenso das Signal OB von der Bremslogik, das in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist.Fig. 7 shows again - in the form of a block diagram - the basic structure of the electronics for the ECM 112. In this example, it uses three Hall generators 115, 116 and 117, which are controlled by the rotor magnet 113 and generate Hall signals H1, H2 and H3, which are fed to the commutation control 120, which in turn controls the bridge circuit 122. Fig. 9a shows the Hall signal H1, Fig. 9b the Hall signal H2, and Fig. 9c the Hall signal H3. The PWM controller 15 (Fig. 2) acts on the commutation control 120 (see Fig. 11 below), as does the signal OB from the brake logic, which is shown in Fig. 4, 5 and 6.

Fig. 8B zeigt den prinzipiellen Aufbau der Brückenschaltung 122 mit drei oberen pnp-Brückentransistoren 124,128 und 133 sowie drei unteren npn-Brückentransistoren 125,129 und 134. Fig. 8A zeigt die zugehörigen Steuersignale von den Hallgeneratoren 115,116 und 117. Z.B. wird der obere Brückentransistor 124 gesteuert durch das Signal T1, das aus der logischen Verknüpfung (Konjunktion) des Hallsignals H1 und des negierten Hallsignals H2/ gebildet wird. Fig. 8A zeigt die logischen Gleichungen für alle sechs Brückentransistoren. Diese Gleichungen betreffen den Betrieb ohne PWM-Steuerung. Diese hat bei normalem Antrieb (mit Kommutierung) keinen Einfluß auf die oberen Brückentransistoren. Bei Bremsbetrieb kommt für die oberen Brückentransistoren noch eine Verknüpfung mit dem Signal OB (am Ausgang 156) hinzu, d.h. wenn OB = 1 ist, werden die oberen Brückentransistoren gesperrt.Fig. 8B shows the basic structure of the bridge circuit 122 with three upper pnp bridge transistors 124, 128 and 133 and three lower npn bridge transistors 125, 129 and 134. Fig. 8A shows the associated control signals from the Hall generators 115, 116 and 117. For example, the upper bridge transistor 124 is controlled by the signal T1, which is formed from the logical connection (conjunction) of the Hall signal H1 and the negated Hall signal H2/. Fig. 8A shows the logical equations for all six bridge transistors. These equations relate to operation without PWM control. This has no influence on the upper bridge transistors with normal drive (with commutation). During braking operation, the upper bridge transistors are also linked to the signal OB (at output 156), i.e. if OB = 1, the upper bridge transistors are blocked.

Bei den unteren Brückentransistoren bewirkt das Signal OB = 1, daß diese ständig eingeschaltet und nur dann gesperrt werden, wenn das Signal 32 des PWM-Stellers 15 (Fig. 2) niedrig ist, d.h. hier erfolgt zusätzlich eine Verknüpfung mit dem PWM-Signal 32, um eine Motorstrombegrenzung oder eine Begrenzung der Spannung Uzwk (bei der generatorischen Bremsung) zu ermöglichen, vgl. nachfolgend Fig. 11.In the case of the lower bridge transistors, the signal OB = 1 causes them to be switched on continuously and only blocked when the signal 32 of the PWM controller 15 (Fig. 2) is low, i.e. here an additional connection with the PWM signal 32 is made in order to enable a motor current limitation or a limitation of the voltage Uzwk (during generator braking), see Fig. 11 below.

Fig. 9 zeigt die Hallsignale H1, H2 und H3 sowie die Kommutierung der SträngeFig. 9 shows the Hall signals H1, H2 and H3 as well as the commutation of the strands

U (Fig. 9d), V (Fig. 9&thgr;) und W (Fig. 9f) des ECM 112 für den Fall, daß keine Drehzahlregelung, Bremsung und auch keine Strombegrenzung stattfindet.U (Fig. 9d), V (Fig. 9θ) and W (Fig. 9f) of the ECM 112 in the event that no speed control, braking and also no current limitation takes place.

Fig. 10 zeigt die Auswertung der Hallsignale H1, H2 und H3 und der - jeweils durch einen Transistor 210, 210' bzw. 210" invertierten - Hallsignale H1/, H2/ bzw. H3/ zur Ansteuerung der Brückentransistoren, und zwar, aus didaktischen Gründen, zunächst ohne PWM-Steuerung (letztere wird bei Fig. 11 gezeigt.)Fig. 10 shows the evaluation of the Hall signals H1, H2 and H3 and the Hall signals H1/, H2/ and H3/, respectively - each inverted by a transistor 210, 210' and 210" respectively - for controlling the bridge transistors, and, for didactic reasons, initially without PWM control (the latter is shown in Fig. 11).

Wie man erkennt sind die drei Abschnitte der Schaltung nach Fig. 10 weitgehend identisch aufgebaut, mit Ausnahme der für die Ansteuerung verwendeten Hallsignale, die in Fig. 8A aufgeführt sind.As can be seen, the three sections of the circuit shown in Fig. 10 are largely identical, with the exception of the Hall signals used for control, which are shown in Fig. 8A.

Wie bereits beschrieben (Fig. 8A), dienen zur Ansteuerung des oberen Brückentransistors 124 die Signale H1 und H2/, die über zwei als UND-Glied dienende Dioden 212, 213 zur Basis eines Phasenumkehrtransistors 216 (npn) geführt sind, dessen Kollektor über einen Widerstand 218 mit des Basis des Brückentransistors 124 verbunden ist. Ist das Signal H1 oder das Signal H2/ niedrig, so wird der Transistor 216 gesperrt, und durch ihn auch der Brückentransistor 124. Sind beide Signale H1 und H2/ hoch, so leitet folglich der Brückentransistor 124.As already described (Fig. 8A), the signals H1 and H2/ are used to control the upper bridge transistor 124. These signals are fed via two diodes 212, 213 acting as an AND gate to the base of a phase reversal transistor 216 (npn), whose collector is connected to the base of the bridge transistor 124 via a resistor 218. If the signal H1 or the signal H2/ is low, the transistor 216 is blocked, and through it the bridge transistor 124. If both signals H1 and H2/ are high, the bridge transistor 124 is therefore conducting.

Der untere Brückentransistor 125 wird über die ebenfalls als UND-Glied wirkenden Verknüpfungsdioden 220, 221 gesteuert durch die Signale H1/ und H2. Sind beide Signale hoch, so wird der Brückentransistor 125 leitend. Sonst ist er gesperrt.The lower bridge transistor 125 is controlled by the signals H1/ and H2 via the link diodes 220, 221, which also act as an AND gate. If both signals are high, the bridge transistor 125 becomes conductive. Otherwise, it is blocked.

Der Brückentransistor 128 wird in völlig analoger Weise gesteuert durch seinen Steuertransistor 216', und der Brückentransistor 133 über seinen Steuertransistor 216". Für den Fachmann ergibt sich alles Wesentliche aus der Schaltung.The bridge transistor 128 is controlled in a completely analogous manner by its control transistor 216', and the bridge transistor 133 via its control transistor 216". For the expert, everything essential is clear from the circuit.

Fig. 11 zeigt nur die Ansteuerung der beiden Brückentransistoren 124 und 125, da die Ansteuerung der anderen Brückentransistoren völlig analog erfolgt.Fig. 11 only shows the control of the two bridge transistors 124 and 125, since the control of the other bridge transistors is completely analog.

Es geht um folgendes:It is all about:

a) Die zusätzliche Ansteuerung des unteren Brückentransistors 125 durch dasa) The additional control of the lower bridge transistor 125 by the

PWM-Signal 32 (vgl. Fig. 2). Diese findet statt al) bei einer Begrenzung des Stroms, der durch den antreibenden Motor 112PWM signal 32 (see Fig. 2). This takes place al) by limiting the current flowing through the driving motor 112

fließt;
a2) bei einer Begrenzung des Stroms, der durch den bremsenden Motor 112 fließt;flows;
a2) by limiting the current flowing through the braking motor 112;

a3) bei der Drehzahlregelung des Motors; und a4) bei der Begrenzung der Spannung Uzwk beim Bremsen.a3) when controlling the speed of the motor; and a4) when limiting the voltage Uzwk during braking.

b) Die Umschaltung der Brücke 122 durch das Signal OB (von der Bremslogik), z.B. in Fig. 6 vom OP-Verstärker 201.b) The switching of the bridge 122 by the signal OB (from the brake logic), e.g. in Fig. 6 from the OP amplifier 201.

Das Signal OB wird durch einen npn-Transistor 224 invertiert, an dessen Ausgang man das Signal OB/ erhält, das also niedrig ist, wenn OB hoch ist. Das Signal OB/ wird über eine Diode 226 einem Knotenpunkt S1 zugeführt, an den auch die Dioden 212 und 213 angeschlossen sind. Man erhält also an S1 die logische Verknüpfung H1&H2/&0B/, d.h. wenn OB/ niedrig ist, wird der obere Brückentransistor 124 gesperrt, und in völlig analoger Weise die oberen Brückentransistoren 128 und 133.The signal OB is inverted by an npn transistor 224, at whose output the signal OB/ is obtained, which is therefore low when OB is high. The signal OB/ is fed via a diode 226 to a node S1, to which the diodes 212 and 213 are also connected. The logical connection H1&H2/&0B/ is thus obtained at S1, i.e. when OB/ is low, the upper bridge transistor 124 is blocked, and in a completely analogous manner the upper bridge transistors 128 and 133.

Das Signal OB/ wird auch der Basis eines npn-Transistors 230 zugeführt und sperrt diesen, wenn es niedrig ist, wodurch die Basis des Brückentransistors 125 ständig über einen Widerstand 232 einen Einschaltstrom von der Plusleitung 16 erhält, d.h. beim Bremsen werden die unteren Brückentransistoren dauernd eingeschaltet, und die Kommutierung wird abgeschaltet. Dazu ist der Emitter des Transistors 230 über die Diode 220 mit dem Signal H1/ und über die Diode 221 mit dem Signal H2 verbunden. Der Kollektor des Transistors 230 ist mit einem Knotenpunkt S2 und über den Widerstand 232 mit der Plusleitung 16 verbunden.The signal OB/ is also fed to the base of an npn transistor 230 and blocks it when it is low, whereby the base of the bridge transistor 125 constantly receives an inrush current from the positive line 16 via a resistor 232, i.e. during braking the lower bridge transistors are constantly switched on and the commutation is switched off. For this purpose the emitter of the transistor 230 is connected to the signal H1/ via the diode 220 and to the signal H2 via the diode 221. The collector of the transistor 230 is connected to a node S2 and to the positive line 16 via the resistor 232.

Vom Knotenpunkt S2 führt eine Diode 234 zur Basis des Brückentransistors 125. Ebenso ist der Knotenpunkt S2 über eine Diode 236 mit dem Ausgang des Invertierers 64 (vgl. Fig. 2) verbunden und erhält von dort das PWM-Signal 32. Jedesmal, wenn dieses Signal 32 niedrig wird, erhält der Knotenpunkt S2 ein niedriges Potential und sperrt den unteren Brückentransistor 125. Ist dagegen das PWM-Signal 32 hoch, so bleibt der Brückentransistor 125 dann leitend, wenn er durch die anderen Signale (das Signal OB/, oder die Kombination der Signale H1/ und H2) leitend gesteuert wird. Analoges gilt für die beidenA diode 234 leads from node S2 to the base of bridge transistor 125. Likewise, node S2 is connected to the output of inverter 64 (see Fig. 2) via a diode 236 and receives PWM signal 32 from there. Every time this signal 32 goes low, node S2 receives a low potential and blocks lower bridge transistor 125. If, on the other hand, PWM signal 32 is high, bridge transistor 125 remains conductive when it is controlled to be conductive by the other signals (signal OB/, or the combination of signals H1/ and H2). The same applies to the two

anderen unteren Brückentransistoren 129 und 134.other lower bridge transistors 129 and 134.

Das PWM-Signal 32 hat also hier Vorrang, d.h. wenn es niedrig wird, sperrt es den Brückentransistor 125 auf jeden Fall, und in analoger Weise die Brückentransistoren 129 und 134, so daß der Strom im Motor unterbrochen wird, wenn das PWM-Signal 32 niedrig wird. Hierdurch wird, wie bereits beschrieben, eine Strombegrenzung beim Bremsen und eine Begrenzung der Spannung Uzwk ermöglicht.The PWM signal 32 therefore has priority here, i.e. when it goes low, it blocks the bridge transistor 125 in any case, and in an analogous manner the bridge transistors 129 and 134, so that the current in the motor is interrupted when the PWM signal 32 goes low. This enables, as already described, a current limitation during braking and a limitation of the voltage Uzwk.

Auf diese Weise werden beim normalen Betrieb, also mit Kommutierung, jeweils die unteren Brückentransistoren 125,129 und 134 durch das PWM-Signal 32 gesperrt, wenn der Motorstrom zu hoch wird. Beim Bremsen werden die unteren Brückentransistoren nicht kommutiert, sondern durch das Signal OB (von der Bremslogik) ständig leitend gesteuert, aber auch beim Bremsen werden diese Brückentransistoren dann (durch das PWM-Signal) unterbrochen, wenn der Bremsstrom und/oder die Zwischenkreisspannung Uzwk zu hoch werden.In this way, during normal operation, i.e. with commutation, the lower bridge transistors 125, 129 and 134 are blocked by the PWM signal 32 if the motor current becomes too high. When braking, the lower bridge transistors are not commutated, but are constantly controlled to be conductive by the signal OB (from the braking logic), but these bridge transistors are also interrupted during braking (by the PWM signal) if the braking current and/or the intermediate circuit voltage Uzwk become too high.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne das erfinderische Konzept zu verlassen.Naturally, numerous variations and modifications are possible within the scope of the present invention without departing from the inventive concept.

Claims (18)

SchutzansprücheProtection claims 1. Anordnung für einen über mindestens einen Ha!bleiterschalter(14; 124,125, 128,129, 133,134) mit Strom versorgten Verbraucher (12; 112), insbesondere einen elektronisch kommutierten Motor,1. Arrangement for a consumer (12; 112) supplied with power via at least one semiconductor switch (14; 124,125, 128,129, 133,134), in particular an electronically commutated motor, mit einem von einem Stellsignal (ust) steuerbaren PWM-Steller (15), der bei einer Veränderung dieses Stellsignals innerhalb eines vorgegebenen Stellsignalbereichs (Fig. 3a: 84), nicht aber außerhalb dieses Stellsignalbereichs, sein Tastverhältnis (k) ändert, und der dazu dient, abhängig von der Höhe dieses Stellsignals (ust) den mindestens einen Halbleiterschalter mit einem der Größe des Stellsignals (ust) zugeordneten Tastverhältnis (k) repetitiv aus- und einzuschalten, und mit einer Regelanordnung (11) zur Regelung eines Verbraucherparameters, insbesondere einer Motor-Drehzahl, deren Regler-Ausgangssignal (REG-OUT) dem PWM-Steller (15) als Stellsignal zuführbar ist und einen Signalbereich (Fig. 3a: 85) aufweist, der größer ist als der vorgegebene Stellsignalbereich (Fig. 3a: 84) des PWM-Stellers (15).with a PWM controller (15) which can be controlled by a control signal (ust) and which changes its duty cycle (k) when this control signal changes within a predetermined control signal range (Fig. 3a: 84), but not outside this control signal range, and which serves to repeatedly switch the at least one semiconductor switch on and off with a duty cycle (k) assigned to the size of the control signal (ust), depending on the level of this control signal (ust), and with a control arrangement (11) for controlling a consumer parameter, in particular a motor speed, the controller output signal (REG-OUT) of which can be fed to the PWM controller (15) as a control signal and has a signal range (Fig. 3a: 85) which is larger than the predetermined control signal range (Fig. 3a: 84) of the PWM controller (15). 2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher eine vom Regler-Ausgangssignal (REG-OUT) gesteuerte Umschaltvorrichtung (Fig. 1: 24, 25, 26; Fig. 5:156) vorgesehen ist, welche in einem Bereich (Fig. 3a: 86) des Regler-Ausgangssignals (REG-OUT), das einer zu hohen Drehzahl eines Motors (12; 112) entspricht und außerhalb des vorgegebenen Stellsignalbereichs (Fig. 3a: 84) des PWM-Stellers (15) liegt, den Motor auf Bremsbetrieb umschaltet, um dessen Drehzahl rasch auf die gewünschte Solldrehzahl (n_son) abzusenken.2. Arrangement according to claim 1, in which a switching device (Fig. 1: 24, 25, 26; Fig. 5:156) controlled by the controller output signal (REG-OUT) is provided, which in a range (Fig. 3a: 86) of the controller output signal (REG-OUT) which corresponds to an excessively high speed of a motor (12; 112) and lies outside the predetermined control signal range (Fig. 3a: 84) of the PWM controller (15), switches the motor to braking operation in order to quickly reduce its speed to the desired target speed (n _so n). 3. Anordnung nach Anspruch 2, bei welcher bei einem Regler-Ausgangssignal (REG-OUT), das einer zu hohen Drehzahl eines Motors entspricht und außerhalb des vorgegebenen Stellsignalbereichs (Fig. 3a: 84) des PWM-Stellers (15) liegt, das Regier-Ausgangssignal durch ein anderes Stellsignal (PWM-STELL) für den PWM-Steller (15) substituiert wird.3. Arrangement according to claim 2, in which, in the case of a controller output signal (REG-OUT) which corresponds to an excessively high speed of a motor and is outside the predetermined control signal range (Fig. 3a: 84) of the PWM controller (15), the controller output signal is substituted by another control signal (PWM-STELL) for the PWM controller (15). 4. Anordnung nach Anspruch 3, bei weicher das substituierte Stellsignal (PWM-STELL) eine Funktion der Größe des Regler-Ausgangssignals (REG-OUT) ist.4. Arrangement according to claim 3, in which the substituted control signal (PWM-STELL) is a function of the size of the controller output signal (REG-OUT). 5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei welcher das substituierte Stellsignal (PWM-STELL) von der Größe des Bremsstroms eines Motors (12; 112) beeinflußt ist.5. Arrangement according to claim 2, 3 or 4, in which the substituted control signal (PWM-STELL) is influenced by the size of the braking current of a motor (12; 112). 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher ein Widerstands-Netzwerk (150, 28, 39,40) vorgesehen ist, um dem PWM-Steller (15) im Betrieb unterschiedliche Signale (REG-OUT, PWM-STELL, STBGR, ZK) unterschiedlicher Hierarchiestufen zuzuführen.6. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which a resistance network (150, 28, 39, 40) is provided in order to supply the PWM controller (15) with different signals (REG-OUT, PWM-STELL, STBGR, ZK) of different hierarchy levels during operation. 7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine von der Betriebsspannung (Uzwk) eines Motors beeinflußte Anordnung (23, 46, 47, 50) zur Erzeugung eines von dieser Betriebsspannung abhängigen Stellsignals (ZK) vorgesehen ist, welches in einem vorgegebenen Wertebereich Vorrang vor anderen dem PWM-Steller (15) zugeführten Stellsignalen (REG-OUT, PWM-STELL) hat.7. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which an arrangement (23, 46, 47, 50) influenced by the operating voltage (Uzwk) of a motor is provided for generating an actuating signal (ZK) dependent on this operating voltage, which has priority over other actuating signals (REG-OUT, PWM-STELL) fed to the PWM controller (15) in a predetermined value range. 8. Anordnung nach Anspruch 7, bei welcher als Betriebsspannung die Gleichspannung (Uzwk) zwischen zwei Leitungen (16, 20) dient, welche den Motor mit Strom versorgen.8. Arrangement according to claim 7, in which the operating voltage is the direct voltage (Uzwk) between two lines (16, 20) which supply the motor with current. 9. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine von einem Motorstrom beeinflußte Anordnung (34, 32, 18) zur Erzeugung eines vom Motorstrom abhängigen Stellsignals (STBGR) vorgesehen ist, welches in einem vorgegebenen Wertebereich Vorrang vor anderen dem PWM-Steller (15) zugeführten Stellsignalen (REG-OUT, PWM-STELL) hat.9. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which an arrangement (34, 32, 18) influenced by a motor current is provided for generating a control signal (STBGR) dependent on the motor current, which has priority over other control signals (REG-OUT, PWM-STELL) supplied to the PWM controller (15) in a predetermined value range. 10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der vorgegebene Stellsignalbereich (Fig. 3a: 84) des PWM-Stellers (15) einen Offset (86) zur Spannung Null aufweist, so daß bei Werten des Stellsignals (ust). die innerhalb dieses Offsets (86) liegen, durch den PWM-Steller (15) ein Tastverhältnis (k) von 0 % eingestellt wird.10. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which the predetermined control signal range (Fig. 3a: 84) of the PWM controller (15) has an offset (86) to the voltage zero, so that for values of the control signal (ust) that lie within this offset (86), a duty cycle (k) of 0% is set by the PWM controller (15). 11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der PWM-Steller (15) einen Dreiecksgenerator (60) und einen11. Arrangement according to one or more of the preceding claims, in which the PWM controller (15) comprises a triangle generator (60) and a ryjryj ·* ·*· ft···* ·*· ft·· Komparator (62) aufweist, dessen einem Eingang (90) im Betrieb eine Dreiecksspannung (88) vom Dreiecksgenerator (60) und dessen anderem Eingang (26) ein Stellsigna! (ust) zuführbar ist.Comparator (62), one input (90) of which can be supplied with a triangular voltage (88) from the triangular generator (60) during operation and the other input (26) of which can be supplied with a control signal (ust). 12. Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher im Betrieb das Dreieckssignal (88) des Dreiecksgenerators (60) zwischen einem von Null verschiedenen Mindestwert (91) und einem von Null verschiedenen Höchstwert (93) oszilliert.12. Arrangement according to claim 11, wherein in operation the triangular signal (88) of the triangular generator (60) oscillates between a minimum value (91) different from zero and a maximum value (93) different from zero. 13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher der Dreiecksgenerator (60) einen Komparator (66) aufweist, dessen Ausgang (68) über eine Gegenkopplung (74) mit seinem Minuseingang (76) und über eine Mitkopplung (70) mit seinem Pluseingang (72) verbunden ist, wobei dem Minuseingang (76) ein Ladekondensator (78) zugeordnet ist.13. Arrangement according to claim 11 or 12, in which the triangle generator (60) has a comparator (66) whose output (68) is connected via a negative feedback (74) to its negative input (76) and via a positive feedback (70) to its positive input (72), wherein the negative input (76) is assigned a charging capacitor (78). 14. Anordnung nach Anspruch 9, bei welcher zur Erfassung eines Motorstroms (i_mot) ein Meßwiderstand (18; 138, 139,140) vorgesehen ist, und die Spannung (u_m) an diesem Meßwiderstand dem Eingang eines bei einer vorgegebenen Schwellenspannung ansprechenden Transistors (34), oder einem Komparator,
zuführbar ist.14. Arrangement according to claim 9, in which a measuring resistor (18; 138, 139,140) is provided for detecting a motor current (i _mo t), and the voltage (u _m ) across this measuring resistor is applied to the input of a transistor (34) responding at a predetermined threshold voltage, or to a comparator,
can be supplied. 15. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Strommeßvorrichtung (18,138) für einen Motorstrom, und mit mindestens einem Filter (38), welches zwischen dieser Strommeßvorrichtung (18, 138) und dem Eingang (30) des PWM-Stellers (15) vorgesehen ist.15. Arrangement according to one or more of the preceding claims, with a current measuring device (18,138) for a motor current, and with at least one filter (38) which is provided between this current measuring device (18, 138) and the input (30) of the PWM controller (15). 16. Anordnung nach Anspruch 15, bei welcher das Filter als T-Filter (38) ausgebildet ist.16. Arrangement according to claim 15, in which the filter is designed as a T-filter (38). 17. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für einen elektronisch kommutierten Motor (112) mit mehreren Phasen (U, V, W), die im Betrieb über eine Brückenschaltung (122) mit Strom gespeist werden, wobei separate Strommeßschaltungen für einzelne Brückenzweige vorgesehen sind,17. Arrangement according to one or more of the preceding claims for an electronically commutated motor (112) with several phases (U, V, W), which are supplied with current during operation via a bridge circuit (122), separate current measuring circuits being provided for individual bridge branches, und die Ausgangssignale dieser Strommeßschaltungen gemeinsam dem PWM-and the output signals of these current measuring circuits together to the PWM -28--28- Steller (15) zuführbar sind.Actuator (15) can be fed. 18. Anordnung nach Anspruch 17, bei welcher sowohl den einzelnen Strommeßschaltungen wie deren gemeinsamem Ausgangssignal Filteranordnungen (38, 36, 36', 36") zugeordnet sind.18. Arrangement according to claim 17, in which filter arrangements (38, 36, 36', 36") are assigned to both the individual current measuring circuits and their common output signal.