DE69307612T2 - Pulsgesteuerter Umwandler und elektronische Motorsteuerung - Google Patents

Pulsgesteuerter Umwandler und elektronische Motorsteuerung

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen impulsgesteuerten Leistungswandler, die zugehörige Steuerung und eine Steuerung eines Elektromotors, in der diese Wandler verwendet werden.
  • Zum Beispiel verwenden elektronische Steuerungen für Elektromotoren diese Wandler, wobei elektronische Leistungsschalter in Brückenzweigkonfiguration oder als vollständige Brücke verwendet werden.
  • Elektronisch gesteuerte Elektromotoren sind für zahlreiche Anwendungen geeignet. Dennoch wurde die Entwicklung bestimmter Anwendungen bis heute aufgrund der Kosten der Wandler behindert.
  • Tatsächlich blieb der Einsatz der erforderlichen Leistungskomponenten bis in die letzten Jahre hinein verhältnismäßig kostspielig.
  • Seit einiger Zeit stehen MOSFET-Leistungstransistoren zur Verfügung, die das Ausbilden von qualitativ guten Gleichstrom/Wechselstromwandlem ermöglichen. Die Einfachheit, mit der sie eingesetzt werden können, macht sie besonders attraktiv.
  • Ferner sind bereits durch ein digitales System gesteuerte Wandler bekannt.
  • Diese weisen einen Niederspannungspegel (tiefe Stufe des Brückenzweigs) auf, dessen Realisierung keine besonderen Schwierigkeiten bereitet. Die digitale Steuereinheit kann mit einem Leistungsverstärker, beispielsweise einem MOSFET; verbunden sein.
  • Hingegen ist die Ausbildung der Hochspannungsschaltung (hohe Stufe des Brückenzweigs) aufgrund der zwischen dem Steuergitter und der digitalen Steuereinheit bestehenden Potentialdifferenz schwieriger.
  • Um diese Schaltung herstellen zu können, wurden unterschiedliche Lösungen vorgeschlagen.
  • Gemäß der ersten dieser Lösungen werden integrierte Hochspannungsschaltungen verwendet, die gegebenenfalls mit standardmäßigen integrierten Komponenten verbunden sind. Jedoch sind die Kosten dieser integrierten Hochspannungsschaltungen relativ hoch und werden sich in den kommenden Jahren nicht wesentlich verringern. Ferner erfordern diese Schaltungen komplementäre Schaltungen, beispielsweise floatende Zusatzversorgungseinrichtungen, die für ihr Funktionieren wichtig sind.
  • Eine andere Lösung besteht in der Verwendung eines kleinen Hochfrequenztransformators, der zwischen der Steuergitterschaltung des MOSFET und der digitalen Steuereinheit angeordnet ist. Die erste Schaltung dieses Transformators wird durch ein Hochfrequenzsignal gesteuert, die zweite Schaltung weist eine besondere Schaltung auf, die die Aktivierung des Gatters der MOSFET-Leistungskomponente ermöglicht.
  • Nach einer dritten Lösung wird schließlich die Eingangskapazität der MOSFET- Leistungskomponente im Durchlaßzustand wie ein Speicher verwendet. Der Speicher aktiviert im Sperrzustand eine zusätzliche Kapazität. Der Impulstransformator benötigt in diesem Fall lediglich einige Windungen.
  • GB-A-2 109 184 beschreibt eine Transformator-Verbindungssteuerschaltung zum Bewirken wechselnder Leitungspegel durch Umschalten. Bei einem der vorliegenden Ausfühungsbeispiele (Figur 5) weist die Schaltung zwei Steuerimpulserzeugungseinrichtungen auf, die jeweils auf zwei Schalter durch die Vorspannung von Transformatoren einwirken. Zwischen den Transformatoren und den Schaltern sind Zener-Dioden angeordnet, und die Impulserzeugungseinrichtungen müssen synchronisiert sein. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel (Figur 2b) ist eine Anordnung aus Zener- Dioden zwischen der Sekundärwicklung eines Transformators und dem Gatter eines Schalters angeordnet.
  • Das Dokument EP-A-0 486 359 schlägt seinerseits eine Steuerschaltung zum Umschalten eines MOS-Feldeffekttransistors oder eines Bipolartransistors mit isolierter Elektrode (IGBT) vor. Dieses Dokument zeigt insbesondere eine Schwellenwertschaltung mit Zener-Dioden, die in Reihe mit einem Widerstand geschaltet und zwischen der Sekundärwicklung eines Impuls-Transformators und dem Gatter eines Schalters angeordnet sind (Figur 6). Das Vorhandensein parasitärer Kapazitäten zwischen dem Gatter und der Source-Elektrode des Transistors ermöglicht es, den Transistor nach positiven oder negativen Impulsen im leitenden oder gesperrten Zustand zu halten.
  • Diese Schaltung basiert somit auf dem Verhalten der parasitären Kapazitanzen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfmdung, einen möglichst einfachen Wandler zu schaffen, der durch Impulse mit adäquater Synchronisation gesteuert ist, das heißt, einen Wandler, dessen Kosten sehr niedrig sein können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird es als erwunscht und möglich erachtet, der digitalen Steuereinheit eine große Zahl an Funktionen zuzuweisen und der Hochspannungsschaltung lediglich eine sehr einfache Funktion zu belassen.
  • Die Erfindung betrifft daher einen impulsgesteuerten Wandler mit wenigstens einem in der hohen Stufe eines Brückenzweigs befindlichen ersten statischen Schalter, der einen Gleichstrom periodisch unterbricht, und mit wenigstens einem zweiten Schalter, der in der tiefen Stufe eines Brückenzweigs angeordnet ist, wobei der erste Schalter durch an sein Gatter angelegte Impulse gesteuert ist.
  • Diese Impulse werden durch eine digitale Steuereinheit erzeugt, die mit dem Gatter des ersten Schalters über einen Impuls-Transformator verbunden ist.
  • Dieser Transformator weist eine Primärwicklung, die mit der digitalen Steuereinheit über eine "BUFFER"-Schaltung verbunden ist, und eine Sekundärwicklung auf, die mit dem Gatter des ersten Schalters über eine vereinfachte zweite Schaltung verbunden ist.
  • Der zweite Schalter wird direkt von der digitalen Steuereinheit gesteuert.
  • Der erste Schalter ist derart ausgebildet, daß, im offenen Zustand, ein von der digitalen Steuereinheit an ihn über den zugehörigen Transformator angelegter positiver Impuls das Schließen des Schalters bewirkt, und daß, wenn sich der Schalter im geschlossenen Zustand befindet, ein negativer Impuls das Öffnen des Schalters bewirkt.
  • Erfindungsgemäß und nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die zweite Schaltung lediglich eine Zener-Diode und einen Widerstand auf, die seriell zwischen einem ersten Anschluß der Sekundärwicklung und dem Gatter des ersten Schalters angeordnet sind.
  • Ferner erzeugt eine geeignete Steuersequenz einen über den zugehörigen Transformator an den ersten Schalter gerichteten negativen Impuls, wenn der erste Schalter offen ist, und dies jedes Mal, wenn jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand gesteuert wird, wobei die Impulse mit der Umschaltung der anderen Schalter vollkommen synchronisiert sind.
  • Gemäß verschiedenen möglichen Ausführungsbeispielen weist der erste Schalter einen n-Kanal-MOSFET-Leistungstransistor oder einen Bipolartransistor mit isolierter Elektrode (IGBT) auf.
  • Nach einem möglichen Ausführungsbeispiel weist die zweite Schaltung einen Kondensator auf, der parallel zwischen der Zener-Diode und dem Widerstand, einerseits, und dem zweiten Anschluß der Sekundärwicklung, andererseits, angeordnet ist. Eine Diode ist somit parallel zum Widerstand angeordnet.
  • Die erste Schaltung weist vorteilhafterweise einen als "BUFFER" bezeichneten Stromoder Spannungsadapter auf, der die digitale Steuereinheit mit dem Impuls-Transformator verbindet.
  • Der Wandler weist einen zweiten Schalter auf, der auf das selbe Potential bezogen ist wie die digitale Steuereinheit und daher ohne Isoliertransformator direkt steuerbar ist.
  • Wenn der Wandler mehrere Brückenzweige aufweist, kann die selbe digitale Steuereinheit zum Erzeugen der Steuer- und Kontrollimpulse des Wandlers verwendet werden.
  • Ist die elektronische Steuerschaltung für Wechselstrommotoren vorgesehen und weist sie drei in Brückenform angeordnete Wandler auf, ist vorteilhafterweise jeder erste Schalter durch positive Impulse, die sein Schließen bewirken, und durch negative Impulse, die sein Öffnen bewirken, gesteuert.
  • Es ergibt sich eine Steuerschaltung, die insbesondere dann von Interesse ist, wenn die die digitale Steuereinheit beim Schließen jedes anderen ersten Schalters negative Impulse an jeden im offenen Zustand befindlichen ersten Schalter über den zugehörigen Transformator sendet.
  • Vorzugsweise ist jeder Wandler einem zweiten Schalter ohne Speichereffekt zugeordnet, welcher direkt von einem mit der digitalen Steuereinheit verbundenen Verstärker gesteuert wird.
  • Eine derartige materielle Konfiguration kann nur unter Verwendung einer sorgfältig durchdachten Steuerfolge der verschiedenen Schalter funktionieren, welche Gegenstand der Erfindung ist.
  • Im folgenden wird zur Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel als nicht einschränkendes Beispiel im einzelnen anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
  • Figur 1 - eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wandlers;
  • Figur 2 - eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung eines Wechselstrommotors;
  • Figur 3 - eine Darstellung der Steuersignalwellenformen der Schalter von Figur 2.
  • Der in Figur 1 dargestellte Stromwandler weist einen ersten statischen Schalter 1 auf, der mit seinen Anschlüssen 2 und 3 in dem Stromleiter 21 angeordnet ist. Der Zustand dieses ersten Schalters 1, offen oder geschlossen, wird durch Einwirkung auf sein Gatter 4 gesteuert.
  • Eine zweite Schaltung 14, die den Anschluß 4 des Gatters mit dem Anschluß 3 des ersten Schalters 1 verbindet, gewährleistet dessen Steuerung. Sie weist eine Sekundärwicklung 11 auf, die mit einer Primärwicklung 7 einen Transformator 6 bildet.
  • Die Primärwicklung 7 empfängt über ihre Anschlüsse 8 und 9 die von der digitalen Steuerung 5, mit der sie die erste Schaltung 10 bildet, erzeugten Impulse.
  • Die erste Schaltung 10 kann einen Verstärker anlweisen.
  • Die zweite Schaltung 14 weist eine Zener-Diode 15 und einen Widerstand 17 auf, die in Reihe zwischen einem Anschluß 12 der Sekundärwicklung 11 und dem Gatter 4 des ersten Schalters 1 angeordnet sind.
  • Der zweite Anschluß 13 der Sekundärwicklung 11 ist mit dem Anschluß 3 des ersten Schalters 1 verbunden.
  • Der zum Empfang der Impulse vorgesehene Transformator 6 kann kostengünstig hergestellt werden, da die Primärwicklung 7 und die Sekundärwicklung 11 jeweils nicht mehr als einige auf einen kleinen Kern aufgewickelte Windungen aulweisen.
  • Der Transformator isoliert die erste Schaltung 10, welche die digitale Steuereinheit 5 der zweiten Schaltung 14 aufweist.
  • Die zweite Schaltung ist extrem einfach. Ein von der digitalen Steuereinrichtung 5 erzeugter positiver Impuls, der über den Transformator 6 an die zweite Schaltung angelegt wird, bringt den ersten Schalter 1 in den geschlossenen Zustand. Im Gegensatz dazu versetzt ihn ein negativer Impuls in den offenen Zustand.
  • Ein zweiter Schalter 32 wird direkt durch die digitale Steuereinheit 5 über das Dämpfungsorgan (BUFFER) 30 gesteuert. Er befindet sich im geschlossenen Zustand, wenn er eine von Null verschiedene Spannung empfängt, und er befindet sich im offenen Zustand, wenn diese Spannung Null ist.
  • Der Ausgangsstrom des Wandlers wird zwischen dem Ausgang 33, der den beiden Schaltern 1 und 32 gemeinsam ist, und Masse 34 abgenommen.
  • Die geeignete Erzeugung der Steuerfolge der digitalen Steuereinheit 5 ermöglicht somit die Kontrolle eines Leistungsstroms, dessen Hauptparameter leicht in dem Leiter 21 kontrollierbar sind.
  • Der erste Schalter wird naturgemäß von der zweiten Schaltung als mit einer zwischen dem Anschluß 4 des Gatters 2 und dem Anschluß 3 des ersten Schalters 1 angeordneten natürlichen Kapazität versehen erachtet. Diese natürliche Kapazität hält den geschlossenen Zustand des ersten Schalters, wenn dieser durch einen positiven Impuls aktiviert wird, bis zum Empfang eines negativen Impulses aufrecht.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen ist es erwünscht, das Schließen des ersten Schalters zu verzögern.
  • Zu diesem Zweck ist eine Kapazität 18 zwischen dem der Zener-Diode 15 und dem Widerstand 17 gemeinsamen Anschluß 16 und einem direkt mit dem zweiten Anschluß 13 der Sekundärwicklung 11 und dem Anschluß 3 des ersten Schalters 1 verbundenen Anschluß 19 angeordnet. Ferner ist eine Diode 20 parallel zum Widerstand 17 zwischen dem Anschluß 4 des Gatters und dem Anschluß 16 in zu der Zener-Diode 15 entgegengesetzter Richtung angeordnet.
  • Auf diese Weise bewirkt ein von der digitalen Steuereinheit 5 erzeugter positiver Impuls die Ladung der Kapazität 18 im Direktmodus durch einen die Zener-Diode durchfließenden Strom.
  • Der Widerstand 17 begrenzt den Ladestrom und bestimmt den Zeitpunkt des Umschaltens des ersten Schalters 1 in bezug zum Impuls.
  • Die Kapazität 18 dient somit dem Beibehalten des Durchlaßzustands, da die Zener- Diode auf diese Weise invers polarisiert ist und den Strom an dem Gatter 4 aufrecht erhält.
  • Umgekehrt dazu bewirkt ein von der digitalen Steuereinheit 5 ausgegebener negativer Impuls, der die Zener-Spannung kompensiert, das Entladen der Kapazität 18 und der Eingangskapazität und somit das Öffiien des ersten Schalters 1.
  • Der zweite Schalter 32 ist mit dem selben Potential verbunden wie die Steuerschaltung und kann über einen Widerstand 31 direkt durch einen BUFFER 30 gesteuert werden.
  • Eine solche materielle Konfiguration kann ohne eine sorgfältig durchdachte Abfolge der Steuerung der verschiedenen Schalter, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, nicht fünktiomeren.
  • a) Die Schaltfolge des ersten Schalters ist im folgenden aufgefhhrt:
  • - ein positiver Spannungsimpuls wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt, wodurch die Eingangskapazität des ersten Schalters über den Widerstand und die Diode geladen und der Schalter leitend wird;
  • - anschließend werden die Ladungen in der Kapazität des Gatters des Schalters aufgrund der Zener-Diode beibehalten, wobei der Schalter leitend bleibt;
  • - ein an die Primärwicklung des Transformators angelegter und der Spannung der Zener-Diode entsprechender negativer Spannungsimpuls entlädt die Eingangskapazität des ersten Schalters und sperrt diesen.
  • b) Ein positiver Impuls ist anzulegen:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden soll;
  • - zum Auffrischen der Ladung der Eingangskapazität, wenn der geschlossene Zustand über einen erheblichen Zeitraum andauert.
  • c) Ein negativer Impuls muß angelegt werden:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom geschlossenen in den offenen Zustand geschaltet werden soll;
  • - wenn bei im offenen Zustand befindlichem ersten Schalter der zweite oder jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand geschaltet wird, und zwar vollkommen synchron.
  • In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung eines elektrischen Wechselstrommotors dargestellt.
  • Drei zweite Schaltungen 321, 323, 325 sind über Transformatoren 61, 62, 63 jeweils von der digitalen Steuereinheit 5 gesteuert. Der Einfachheit halber ist nur die Sekundärwicklung 111 gegenüber der entsprechenden Primärwicklung 71 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der konkreten Ausbildung die Sekundärwicklungen 113 und 115 jeweils den Primärwicklungen 72 und 73 zugeordnet sind.
  • Die Bestandteile der verschiedenen zweiten Schaltungen sind identisch und nur die Schaltung 321 wird im folgenden beschrieben, wobei sich die anderen Schaltungen daraus leicht ableiten lassen.
  • Eine Zener-Diode 151 ist in Reihe mit einem Widerstand 171 zwischen einem der Anschlüsse der Sekundärwicklung 111 und dem Gatter 41 des ersten Schalters 101 angeordnet. Die Anschlüsse 102 und 103 des ersten Schalters 101 sind in der Stromleitung 211 angeordnet. Eine Diode 331 ist zwischen den Anschlüssen 102 und 103 parallel zum ersten Schalter angeordnet.
  • Die erste Schaltung 311 ist mit einer digitalen Steuereinheit 5 über zwei Verstärker 341 und 351 verbunden. Die zweiten Schaltungen 313 und 315 sind von der gleichen Art und weisen die Verstärker 343, 352 bzw. 345, 355 auf.
  • Drei weitere Schalter 322, 324, 326, die als "zweite Schalter" bezeichnet werden, sind jeweils mit einem der ersten Schalter verbunden. Sie weisen einen mit dem Anschluß 103 des entsprechenden ersten Schalters 101 verbundenen Anschluß 104 auf und ihr zweiter Anschluß 105 ist über das Element 370 mit Masse verbunden. Die Hochspannung V besteht zwischen dem Anschluß 102 und Masse 107. Die Gatter 42 des Schalters 322 ist über einen Widerstand 362 und einen Verstärker 342 mit einer digitalen Steuereinheit 5 verbunden. Die Schalter 324 und 326 sind auf die gleiche Weise angebracht und mit den Verstärkern 344 und 346 verbunden.
  • Dioden 332, 334, 336 sind jeweils zwischen dem Anschluß 104 des zweiten Schalters, gemeinsam mit dem Anschluß 103 der Primärwicklung, und Masse angeordnet.
  • Jede der Spulen B1, B2, B3 des Motors ist über einen ihrer Anschlüsse an den gemeinsamen Anschluß 103-104 des ersten und des zweiten Schalters angeschlossen.
  • Die ersten Schalter werden durch positive und negative Impulse gesteuert, und die zweiten Schalter bewahren die Speicherung des geschlossenen Zustands, der durch einen positiven Impuls erzeugt wurde, bis zum Empfang eines negativen Impulses.
  • Die zweiten Schalter 322, 324, 326 werden direkt gesteuert. Sie befinden sich im geschlossenen Zustand, wenn sie eine von Null verschiedene Spannung empfangen, die von der digitalen Steuereinheit 5 über die Verstärker 342, 344, 346 gesteuert ist, und befinden sich im offenen Zustand, wenn sie eine Null-Spannung empfangen.
  • Die Steuerfolgen jedes des Schalterpaare 101/322, 201/324 und 301/326 sind zueinander analog und sind in Figur 3 dargestellt.
  • Für das Paar 101/322 gilt:
  • Die Abfolge 101 der Schaltung des ersten Schalters ist die folgende:
  • a) ein positiver Spannungsimpuls 410 wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt, wodurch die Eingangskapazität des ersten Schalters über den Widerstand und die Diode geladen und der Schalter leitend wird.
  • Ein positiver Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 410-411);
  • - zum Auffrischen der Ladung der Eingangskapazität, wenn der geschlossene Zustand über einen erheblichen Zeitraum andauert (nicht dargestellt).
  • b) Anschließend werden die Ladungen in der Kapazität der Gatter des Schalters aufgrund der Zener-Diode beibehalten, wobei der Schalter leitend bleibt.
  • c) Ein an die Primärwicklung des Transformators angelegter und der Spannung der Zener-Diode entsprechender negativer Spannungsimpuls 412-415 entlädt die Eingangskapazität des ersten Schalters und sperrt diesen.
  • Ein negativer Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom geschlossenen in den offenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 412 und 416),
  • - wenn bei im offenen Zustand befindlichem ersten Schalter der zweite oder jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand geschaltet wird, und zwar vollkommen synchron (beispielsweise bei 413-414-415)..
  • Die Abfolge 322 zeigt die Umschaltungen des zweiten Schalters 31.
  • Für das Paar 201/324 gilt:
  • Die Abfolge 201 der Schaltung des ersten Schalters ist die folgende:
  • a) ein positiver Spannungsimpuls 430 wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt, wodurch die Eingangskapazität des ersten Schalters über den Widerstand und die Diode geladen und der Schalter leitend wird.
  • Ein positiver Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 430-431);
  • - zum Auffrischen der Ladung der Eingangskapazität, wenn der geschlossene Zustand uber einen erheblichen Zeitraum andauert (nicht dargestellt).
  • b) Anschließend werden die Ladungen in der Kapazität des Gatters des Schalters aufgrund der Zener-Diode beibehalten, wobei der Schalter leitend bleibt.
  • c) Ein an die Primärwicklung des Transformators angelegter und der Spannung der Zener-Diode entsprechender negativer Spannungsimpuls 436 entlädt die Eingangskapazität des ersten Schalters und sperrt diesen.
  • Ein negativer Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom geschlossenen in den offenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 432 - 436),
  • - wenn bei im offenen Zustand befindlichem ersten Schalter der zweite oder jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand geschaltet wird, und zwar vollkommen synchron (beispielsweise bei 433-434-435-437).
  • Für das Paar 301/326 gilt:
  • Die Abfolge 301 der Schaltung des ersten Schalters ist die folgende:
  • a) ein positiver Spannungsimpuls 450 wird an die Primärwicklung des Transformators angelegt, wodurch die Eingangskapazität des ersten Schalters über den Widerstand und die Diode geladen und der Schalter leitend wird.
  • Ein positiver Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 450-451);
  • - zum Auffrischen der Ladung der Eingangskapazität, wenn der geschlossene Zustand über einen erheblichen Zeitraum andauert (nicht dargestellt).
  • b) Anschließend werden die Ladungen in der Kapazität des Gatters des Schalters aufgrund der Zener-Diode beibehalten, wobei der Schalter leitend bleibt.
  • c) Ein an die Primärwicklung des Transformators angelegter und der Spannung der Zener-Diode entsprechender negativer Spannungsimpuls 453 entlädt die Eingangskapazität des ersten Schalters und sperrt diesen.
  • Ein negativer Impuls wird daher angelegt:
  • - jedesmal, wenn der erste Schalter vom geschlossenen in den offenen Zustand geschaltet werden soll (beispielsweise bei 452 - 453),
  • - wenn bei im offenen Zustand befindlichem ersten Schalter der zweite oder jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand geschaltet wird, und zwar vollkommen synchron (beispielsweise bei 454-455-456-457-458).
  • Die nach den in den Patentansprüchen aufgeführten technischen Merkmalen eingefügten Bezugszeichen dienen lediglich dem Zweck deren Verständnis zu erleichtern und beschränken deren Umfang in keiner Weise.

Claims (10)

1. Impulsgesteuerter Wandler mit wenigstens einem in der hohen Stufe eines Brückenzweigs befindlichen ersten statischen Schalter (1, 101), der einen Gleichstrom periodisch unterbricht, um diesen Strom zu regeln, und mit wenigstens einem zweiten Schalter, der in der tiefen Stufe eines Brückenzweigs angeordnet ist,
- wobei der erste Schalter (1, 101) durch an sein Gatter (4) angelegte Impulse gesteuert ist,
- wobei die Impulse durch eine digitale Steuereinheit (5) erzeugt werden, die mit dem Gatter (4) des ersten Schalters (1) über einen Transformator (6, 61) verbunden ist, welcher eine Primärwicklung (7, 71), die mit der digitalen Steuereinheit (5) über eine erste Schaltung (10, 340) verbunden ist, und eine Sekundärwicklung (11, 111) aufweist, die mit dem Gatter (4) des ersten Schalters (1) über eine zweite Schaltung (14) verbunden ist,
- wobei der zweite Schalter direkt von der digitalen Steuereinheit (5) gesteuert wird,
- wobei der erste Schalter (1, 101) derart ausgebildet ist, daß, im offenen Zustand, ein von der digitalen Steuereinheit (5) an ihn über den zugehörigen Transformator (6) angelegter positiver Impuls das Schließen des Schalters bewirkt, und daß, wenn sich der Schalter im geschlossenen Zustand befindet, ein negativer Impuls das Öffnen des Schalters bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (14) eine Zener-Diode (15, 151) und einen Widerstand (17, 171) aufweist, die seriell zwischen einem ersten Anschluß (12) der Sekundärwicklung (11) und dem Gatter (4) des ersten Schalters (1, 101) angeordnet sind, und daß die digitale Steuereinheit (5) eine geeignete Steuersequenz mit einem über den zugehörigen Transformator an den ersten Schalter gerichteten negativen Impuls erzeugt, wenn der erste Schalter offen ist, und dies jedes Mal, wenn jeder andere Schalter des Wandlers in den geschlossenen oder offenen Zustand gesteuert wird, wobei die Impulse mit der Umschaltung der anderen Schalter vollkommen synchronisiert sind.
2. Impulsgesteuerter Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter einen n-Kanal-MOSFET-Leistungstransistor aufweist.
3. Impulsgesteuerter Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter einen Bipolartransistor mit isolierter Elektrode, oder IGBT, aufweist.
4. Impulsgesteuerter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung einen Kondensator (18), der parallel zwischen dem Verbindungspunkt zwischen der Zener-Diode und dem Widerstand, einerseits, und dem zweiten Anschluß der Sekundärwicklung, andererseits, angeordnet ist, und eine Diode (20) aufweist, die parallel zum Widerstand angeordnet ist.
5. Impulsgesteuerter Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung ein Dänipflingsorgan oder einen Puffer (340) aufweist.
6. Elektronische Steuerschaltung eines Elektromotors, mit wenigstens einem Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Elektronische Steuerschaltung für einen Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe digitale Steuereinheit die Impulse erzeugt.
8. Elektronische Steuerschaltung flir einen Wechselstrommotor nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei in Brückenform angeordnete Wandler aulweist, und daß jeder erste Schalter durch positive Impulse, welche das Schließen desselben bewirken, und durch negative Impulse gesteuert wird, welche das Öffnen desselben bewirken.
9. Elektronische Steuerschaltung für einen Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuereinheit beim Schließen jedes anderen ersten Schalters negative Impulse an jeden im offenen Zustand befindlichen ersten Schalter über den zugehörigen Transformator sendet.
10. Elektronische Steuerschaltung für einen Motor nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wandler einem zweiten Schalter ohne Speichereffekt zugeordnet ist, welcher direkt von einem mit der digitalen Steuereinheit verbundenen Verstärker gesteuert wird.
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