DE20308429U1 - Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor - Google Patents
Drehzahlregelung für einen bürstenlosen GleichstrommotorInfo
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Description
DREHZAHLREGELUNG FUR EINEN BURSTENLOSEN
GLEICHSTROMMOTOR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Regelung ist im Stand der Technik zum Regeln der zugeführten Spannung zu einem Gleichstrommotor bekannt. Im Gleichstrommotor befinden sich ein Stator, ein Rotor und ein Elektromagnet, wobei der Elektromagnet sich als Wicklung um den Rotorteil oder innerhalb des Rotorteils befindet. Der Stator umfasst eine Reihe von permanenten Magnetpolen, welche auf gleichmäßigen Abständen zueinander auf einem Kreis gelegen sind, wobei die Statorpole ein permanent magnetisches Feld erzeugen. Der Rotor befindet sich innerhalb oder außerhalb dieses Kreises. Im Betrieb wird im Elektromagneten ein wechselndes magnetisches 0 Feld durch die zugeführte Spannung erzeugt, wobei der Rotor unter Einfluß des wechselnden magnetischen Feldes vom Elektromagneten und dem Stator eine Drehung durchführt.
Im Stand der Technik wird ein Antrieb des Elektromagneten durch Blockimpulse angewendet, wobei die Spannung in Form eines Blockimpulses dem Elektromagneten zugeführt wird. Wegen des Transienten, der in dem Antriebdrehmoment des Motors auftritt, wenn ein Rotorpol an einem Statorpol vorübergeht, zeigt ein bürstenloser Gleichstrommotor für eine variable Drehzahl während des Drehens des Motors Schwingungen. Diese Schwingungen führen zu einer Schallerzeugung durch den Gleichstrommotor. Für viele Anwendungen, 5 wobei häufig Drehzahlen unter etwa 2 00 Hz verwendet werden, ist eine solche Schallerzeugung nicht erwünscht.
Es ist bekannt, um eine derartige Spannungsregelung im
Gleichstrommotor vorzusehen, dass bei einer (vorab) bestimmten Drehzahl der Transient des Antriebsdrehmoments minimalisiert ist. Dazu ist die Drehzahlregelung mit einem Hall-Sensor, der auf einigem Abstand neben einem der Statorpole entlang des Pfades des Rotors angeordnet ist, versehen. Die Regelung ist so eingestellt, dass bei jenem eingestellten Abstand und bei einer vorab bestimmten Drehzahl das Signal, welches der Hall-Sensor generiert, durch das Feld des Rotors durch den Hall-Sensor, für einen solchen Verlauf der Umpolung des magnetischen Feldes sorgt, dass der Transient des Drehmoments des Motors während der Passage des Rotors entlang dem Stator minimal ist.
Ein Nachteil dieser Regelung gemäß dem Stand der Technik ist, dass nur bei hauptsächlich einer Drehzahl die Schwingungen stark unterdrückt werden. Bei anderen Drehzahlen ist diese Regelung nicht gut wirksam, der Transient des Drehmoments ist dann nicht minimal.
Als Alternative, um bei mehreren Drehzahlen eine ausreichend brauchbare Unterdrückung von Schwingungen zu erhalten, ist eine Spannungsregelung bekannt, die Blockimpulse mit variabler Höhe anwendet, wobei die Höhe des Blockimpulses von der gewünschten Motordrehzahl abhängt. Um bei einer eingestellten Drehzahl die Schwingungen zu verringern, wird die Impulshöhe des Blockimpulses gesenkt, so dass die Feldstärke niedriger und der Transient kleiner ist.
0 Dadurch nehmen die Schwingungen tatsächlich ab, jedoch erreichen sie nicht jene Werte, die theoretisch möglich sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, der in der Lage ist, bei jeder beliebigen Drehzahl den Transient in dem Drehmoment des Motors stark zu reduzieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass 5
die Drehzahlregelung in der Lage ist eine Spannung (&ngr;(&phgr;)) als Funktion der Rotordrehgeschwindigkeit, der Rotorposition (&phgr;), der Rotorbelastung und des Motorantriebs zu generieren,
wobei die Drehzahlregelung den Verlauf der Spannung (V(&phgr;)) des Motors als Funktion der Rotorposition &phgr; so einstellt, dass das momentanes Drehmoment T(&phgr;) mindestens in der Nähe einer Umpolung des antreibenden Magnetfeldes den Bedingungen entspricht,
dass
die Ableitung &dgr;&Tgr;(&phgr;)/&ogr;&phgr; hauptsächlich Null ist, und 20
die zweite Ableitung O2T (&phgr;)/&ogr;&phgr;2 eine hauptsächlich monotone Funktion ist.
Dadurch hat die Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass die Regelung bei jeder gewünschten Kombination von Drehzahl, Motorbelastung und Antriebsleistung in der Lage ist, die Schwingungen im Motor zu minimalisieren. Dadurch kann ein Gleichstrommotor, der mit einer solchen Regelung 0 versehen ist, für Umgebungen angewendet werden, wo ein möglichst niedriger Geräuschpegel bei relativ niedrigen Frequenzen erwünscht ist. Zum Beispiel in Wohnungen und Arbeitsräumen, wo langsam drehende (d.h. energiesparende) Gleichstrommotoren für Belüftungs-5 systeme angewendet werden. Dabei wird eine Drehzahl zwischen 5 und 30 U/s angewendet.
Dem Fachmann wird es deutlich sein, dass die vorliegende Erfindung in einem
Einzelphasengleichstrommotor, aber auch in einem Mehrphasengleichstrommotor angewendet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung dargestellt sind, näher erläutert. Sie sind ausschließlich für illustrative Zwecke und nicht zur Einschränkung des Erfindungsgedanken, der von den Ansprüchen definiert wird, gedacht.
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Darin zeigen:
Figur 1 schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer ersten Drehzahlregelung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2 schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer zweiten Drehzahlregelung gemäß dem Stand der Technik;
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Figur 3 schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ein schematisches Modell der Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 ein Computersystem zur Steuerung der Drehzahlregelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 einen ersten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Figur 7 einen zweiten Teil der bevorzugten Ausführungsform einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 8 einen dritten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 9 einen vierten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 1 zeigt schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer ersten Drehzahlregelung gemäß dem Stand der Technik.
Auf der waagerechten Achse wird der Rotationswinkel &phgr; des Rotors hinsichtlich des Stators dargestellt. Auf der senkrechten Achse wird die Antriebsspannung V (&phgr;) und das dazugehörige Drehmoment T (&phgr;) in willkürlichen Einheiten (a.u.) dargestellt. Die Antriebsspannung V (&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine Strichlinie dargestellt. Die Kurve des Drehmoments T(&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine durchgehende Linie dargestellt.
Die erste Drehzahlregelung gemäß dem Stand der Technik verwendet einen herkömmlichen Kontroller, der 5 blockförmige Spannungsimpulse als Funktion des Rotationswinkels &phgr; generiert. Die Spannungsimpulse werden synchron mit der Passage der Rotorpole entlang den Statorpolen generiert. Während der Anfangsflanke eines Blockimpulses nimmt das Drehmoment zu. An der Endflanke eines Impulses nimmt das Drehmoment wieder ab. Zwischen Blockimpulsen ist die Antriebsspannung V (&phgr;) hauptsächlich Null, während dieser Nullspannung nähert sich das Drehmoment T (&phgr;) einem Nullwert. Der abrupte Übergang (Transient), der in der Kurve des Drehmoments während des Beginns eines Spannungsimpulses entsteht, verursacht eine Schallerzeugung. Besonders bei einer niedrigen Drehzahl kann die Schallerzeugung lästig werden, da die Spannungsimpulse dann eine relativ kurze Zeitdauer haben, was zu einer zunehmenden
- 6 Schallerzeugung
führt.
führt.
Figur 2 zeigt schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer zweiten Drehzahlregelung gemäß dem Stand der Technik.
Auf der waagerechten Achse wird der Rotationswinkel &phgr; des Rotors hinsichtlich des Stators dargestellt. Auf der senkrechten Achse wird die Antriebsspannung V (&phgr;) und das dazugehörige Drehmoments T (&phgr;) in willkürlichen Einheiten dargestellt. Die Antriebsspannung V (&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine Strichlinie dargestellt. Die Kurve des Drehmoments T(&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine durchgehende Linie dargestellt.
Das Übergangsverhalten des Antriebsdrehmoments T(&phgr;) bei niedrigen Drehzahlen kann verbessert werden, indem die Antriebsspannung V (&phgr;) reduziert wird. Die Blockimpulshöhe wird verringert und die Blockimpulsbreite wird erhöht. Dies führt zu einer etwas flacheren Charakteristik des Antriebsdrehmoments als Funktion des Rotationswinkels &phgr;. In Figur 2 wird das Ergebnis der Anpassung von Höhe und Breite von Blockimpulsen gezeigt. Obwohl die Kurve des Drehmoments glatter verläuft, bestehen noch immer Transienten. Dadurch nimmt tatsächlich die Stärke von Schwingungen und Schallerzeugung ab, aber die gelieferte Leistung des Gleichstrommotors nimmt dadurch auf nachteilige Art und Weise ebenfalls stark ab.
Figur 3 zeigt schematisch eine Antriebsspannungskurve und eine Kurve des Drehmoments einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 Auf der waagerechten Achse wird der Rotationswinkel des Rotors hinsichtlich des Stators dargestellt. Auf der senkrechten Achse wird die Antriebsspannung V (&phgr;) und das dazugehörige Drehmoment T (&phgr;) in willkürlichen Einheiten dargestellt. Die Antriebsspannung V (&phgr;) als
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Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine Strichlinie dargestellt. Die Kurve des Drehmoments T (&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist durch eine durchgehende Linie dargestellt.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Drehzahlregelung vor, welche Transienten des Drehmoments unterdrückt, indem sie aktiv, durch Rückkopplung von Kennzahlen des Zustands des Gleichstrommotors, die Antriebsspannung V (&phgr;) als Funktion des Rotationswinkels &phgr; regelt. In einem bürstenlosen Gleichstrommotor findet, aufgrund der Konstruktion, bei jeder Rotation über 180° ein Nulldurchgang des Antriebsdrehmoments statt. Weiter ist das Drehmoment T (&phgr;) während einer Rotation über 360° durchschnittlich immer größer als Null. Um die Transienten zu verringern, muß die Ableitung des Drehmoments als Funktion des Rotationswinkels &phgr; während der Umpolung hauptsächlich Null sein. Weiter sind keine scharfen Änderungen des Drehmoments bei der Umpolung erwünscht: die zweite Ableitung des Drehmoments als Funktion des Rotationswinkels &phgr; ist eine monoton steigende Funktion um den Nulldurchgang.
Ein Beispiel einer Kurve des Drehmoments ohne Transienten, welche diesen Bedingungen entspricht, wird dargestellt durch:
wobei T (&phgr;) das momentane Drehmoment, und f ein Durchschnittswert des Drehmoments ist. Für einen Fachmann wird es deutlich sein, dass auch andere Kurven des Drehmoments möglich sind, welche den Bedingungen für die Ableitung des Drehmoments bei einem periodischen Nulldurchgang und einem positiven endgültigen Wert des Drehmoments entsprechen.
Die Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung
sieht eine derartige momentane Antriebsspannung V (&phgr;) vor, dass das momentane Drehmoment T (&phgr;) den gestellten Bedingungen möglichst gut entspricht.
In Figur 4 ist die Antriebsspannung V (&phgr;) eine solche Funktion von &phgr;, dass T (&phgr;) dem dargestellten Vergleich entspricht. Dabei werden die momentanen Werte von sowohl der Rotorumlaufgeschwindigkeit, der Rotorbelastung, der Rotorposition sowie der Antriebsspannung selbst betrachtet. Die Drehzahlregelung sorgt für eine aktive Unterdrückung der höheren Harmonischen in der Kurve des Drehmoments. Für eine Beschreibung der Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die Figuren 4 bis 9 verwiesen.
Figur 4 zeigt ein schematisches Modell der Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein bürstenloser Gleichstrommotor 1 ist mit einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen. Die Drehzahlregelung umfaßt eine Speiseeinheit 2, einen Buck-Regler 3, eine H-Brücke 4, eine Antriebsregelung 5, einen Hall-Sensor 6, eine Stromrückkopplungseinheit 7, eine Spannungsrückkopplungseinheit 8 und ein regelndes Element 9.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren wird die vorliegende Erfindung anhand eines Microkontrollers 0 9 als regelndes Element beschrieben. Dem Fachmann wird deutlich sein, dass statt des Microkontrollers auch ein anderes regelndes Element, wie eine dazu eingerichtete analoge Schaltung oder zum Beispiel ein digitaler Signalprozessor (DSP) angewendet werden kann, wobei das 5 regelnde Element in der Lage ist, die in der vorliegenden Erfindung benötigten Regelungsfunktionen durchzuführen.
Der Motor 1 ist mit einem Antriebseingang an die H-
• •••••t··· ·
Brücke 4 gekoppelt, welche die Antriebsspannung V (&phgr;) liefert. Weiter ist der Motor 1 mit dem Hall-Sensor 6 versehen, um die Position und die Bewegung des Rotors (nicht dargestellt) zu definieren, wobei der HaIl-Sensor 6 ein momentanes Signal SHs(t) generiert.
Die H-Brücke 4 ist an den Buck-Regler 3 zum Erhalt der Antriebsimpulse gekoppelt, um die Antriebsspannung V (&phgr;) in der H-Brücke 4 zu generieren.
Weiter ist die H-Brücke 4 an eine Stromrückkopplungungseinheit 7, die ein Stromsignal Iin (t) generiert, ge-. koppelt, welches Stromsignal dem von der H-Brücke 4 dem Motor 1 gelieferten momentanen Strom entspricht.
Der Buck-Regler 3 ist zum Liefern von elektrischer Leistung an die Schaltung an die Speiseeinheit 2 gekoppelt . Weiter ist der Buck-Regler 3 für den Empfang von Regelungssignalen, um die Antriebsimpulse für die Antriebsspannung V (&phgr;) zu generieren, an die Antriebsregelung 5 gekoppelt. Der Buck-Regler 3 ist ebenfalls an die Spannungsrückkopplungseinheit 8 gekoppelt, welche ein Spannungssignal Vin(t), welches verwendet wird, um den Buck-Regler zu kontrollieren, generiert.
Die Antriebsregelung 5 ist weiter an den Microkontroller 9 zum Empfangen von Daten, mit denen die Antriebsregelung 5 in der Lage ist, die richtigen Antriebsimpulse für den Buck-Regler 3 zu generieren, gekoppelt.
Der Microkontroller 9 ist schließlich mit dem Hall-Sensor 6, der Stromrückkopplungseinheit 7 und der Spannungsrückkopplungseinheit 8 verbunden, um aus den von ihnen generierten entsprechenden Signalen Informationen bezüglich der momentanen Werte von sowohl der Rotorumlaufgeschwindigkeit, der Rotorbelastung, der Rotorposition sowie der Antriebsspannung und dem
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Antriebsstrom zu erhalten.
Der Buck-Regler 3 steuert die tatsächliche Antriebsspannung für den Gleichstrommotor 1, wobei die H-Brücke
4 nach jeder 180°-Umdrehung die Polarität der Antriebsspannung, welche dem Motor 1 geliefert wurde, umschaltet. Der Microkontroller 9 regelt die erforderliche Drehungsgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 1, während die Antriebsregelung 5 den Antriebsimpuls für die richtige Antriebsspannung &ngr;(&phgr;)% generiert, gegründet auf die vom Microkontroller 9 gesammelten Daten der Rotorumlaufgeschwindigkeit, Rotorbelastung, Rotorposition &phgr;, Antriebsspannung und Antriebsstrom.
Die Antriebsregelung 5 stellt die Antriebsimpulse aufgrund der vom Microkontroller 9 gesammelten Daten der Rotorumlaufgeschwindigkeit, Rotorbelastung,
Rotorposition, Antriebsspannung und Antriebsstrom fest.
Es kann sein, dass die Antriebsregelung 5 in Echtzeit aus den Daten die erforderlichen Antriebsimpulse errechnet. Es kann auch sein, dass die Antriebsregelung
5 eine multidimensionale Tabelle verwendet, um daraus den Antriebsimpuls, welcher zu den momentanen Werten der Daten gehört, zu definieren.
Die Antriebsspannung V (&phgr;) wird als die Umhüllende der von der Antriebsregelung 5 generierten Antriebsimpulse aufgebaut. Die Frequenz der Antriebsimpulse (zum Beispiel 22 kHz) ist höher als die Drehfrequenz des Rotors, nämlich etwa 50-200 Hz. Weiter ist die Antriebsregelung 5 in der Lage die Höhe der Antriebsimpulse zu variieren, so dass zum Beispiel ein Verlauf der Antriebsspannung V(&phgr;), wie dargestellt in Figur 3, generiert werden kann.
Figur 5 zeigt ein(en) Microkontroller/Computersystem zur Steuerung einer Drehzahlregelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein
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Computersystem 2 umfaßt eine zentrale Verarbeitungseinheit 21 mit Randgeräten. Die zentrale Verarbeitungseinheit 21 ist mit Speichermitteln 18, 19, 22, 23, 24, die Instruktionen und Daten speichern, einer oder mehreren Leseeinheiten 3 0 (um zum Beispiel Floppy Disks, CDROMs und DVDs, Speichermodule, Chipkarten usw. zu lesen), Eingabegeräten (zum Beispiel einer Tastatur) 26, und Ausgabegeräten (zum Beispiel einem Bildschirm) 2 8 verbunden.
Außerdem ist als Ausgabegerät ein steuerbarer Spannungsgenerator (zum Beispiel in der Form eines digital-analogen Converters DAC) 32 vorgesehen, um eine variable Spannung Vout(t) zu generieren.
Ebenfalls ist als Eingabegerät eine Spannungs- und/oder Strommesseinheit ADC 33 vorgesehen, um Spannungssignale Vin(t) , Stromsignale Iin(t) und Hall-Sensorsignale HHs(t), die der ADC Einheit 33 zugeführt wurden, in digitale Messwerte umzusetzen. Diese digitalen Messwerte für Spannung, Strom, bzw. das Hall-Sensor-Signal, können von der Verarbeitungseinheit 21 als Rückkopplung für die Antriebsregelung 5 näher bearbeitet werden.
Wie dem Fachmann bekannt ist, können auch andere Eingabegeräte und Ausgabegeräte vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Netzwerkadapter 7 für die Datenkommunikation mit einem Netzwerk 1.
Die in Figur 5 gezeigten Speichermittel umfassen RAM 22, (E)EPROM 23, ROM 24, Bandeinheit 19 und Festplatte 18. Jedoch können mehrere und/oder andere dem Fachmann an sich bekannte Speichereinheiten vorgesehen sein.
Außerdem, falls dies notwendig ist, können eine oder mehrere von diesen Einheiten auf einem Abstand von der zentralen Verarbeitungseinheit 21 angeordnet sein.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 21 wird als eine
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einzelne Einheit dargestellt, aber kann auch verschiedene Verarbeitungseinheiten umfassen, welche parallel arbeiten oder durch eine zentrale Einheit gesteuert werden, wobei die Verarbeitungseinheiten auf einem Abstand zueinander angeordnet sein können, wie einem Fachmann auf diesem Fachgebiet bekannt sein wird.
Im Nachfolgenden wird eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer Schaltung für eine Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Von dieser bevorzugten Ausführungsform werden die wesentlichen Komponenten beschrieben. Von den sonstigen Komponenten wird nur kurz ihre Funktion erläutert, wobei der Fachmann aus der Schaltung und deren Erläuterung die Wirkung jener sonstigen Komponenten in der Regelung verstehen wird. Weiter wird angemerkt, dass die dargestellten Komponentencodes ausschließlich Beispiele als Komponenten in der Schaltung zeigen, die dargestellten Werte für die elektrischen Komponenten der Schaltung sind dabei nur Beispielswerte. Die dargestellte Schaltung kann ebenfalls mit anderen Werten für die Komponenten realisiert werden.
Figur 6 zeigt einen ersten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung für eine Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der erste Teil der Schaltung umfasst die Speiseeinheit
2, den Buck-Regler 3 und die H-Brücke 4. 30
Die Speiseeinheit 2 dient zum Umsetzen der Netzspannung in eine gleichgerichtete Speisungsspannung. An den Anschlußpunkten J3 und J4 wird eine Wechselspannung (zum Beispiel 220 V) eingeführt, wonach die Speiseeinheit 2 nach der Gleichrichtung auf der Verbindung VBl eine gleichgerichtete Spannung (zum Beispiel 300 V) zur Verfügung stellt.
Innerhalb der Speiseeinheit befindet sich eine
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abgezweigte Einheit 2b, die einen weiteren Spannungsunterschied V2 zwischen den Verbindungspunkten PHl, PH2 generiert.
Der Buck-Regler 3 wird von Transistor T8, Spule Ll, Diode D4 und Kondensator ClO gebildet. Transistor T8 ist ein MOSFET mit einer Source verbunden mit VBl, und mit einem Drain an einem Eingang von Ll und einem Eingang von D4. Diode D4 ist weiter mit einem Ausgang mit der Erde GND verbunden. Die Spule Ll ist mit einem Ausgang mit einem Eingang von ClO verbunden, wobei ClO mit einem Ausgang mit der Erde verbunden ist. VBl ist über Kondensator CIl ebenfalls mit der Erde verbunden.
Das Gate von MOSFET T8 wird von einer Impulstrafoschaltung 3b gesteuert, welche Impulstrafoschaltung 3b einen Impulstrafo L2, einen Widerstand R2 9, einen MOSFET Transistor T9, einen Kondensator C15 und einen zweiten Widerstand R27 umfasst.
An seiner Eingangsseite ist der Impulstrafo L2 mit einem ersten Eingang L2-4 mit der Erde verbunden, an einem zweiten Eingang L2-2 ist der Impulstrafo L2 mit der Antriebsregelung 5, die Antriebsimpulse für die Impulstrafoschaltung 3b generiert, verbunden.
Die Antriebsregelung 5 wird unter Verweisung auf Figur 7 dieses Dokuments näher erläutert.
An seiner Ausgangsseite L2-3 ist der Impulstrafo L2 über den Widerstand R2 9 mit einer Source des MOSFET Transistors T9 verbunden. Über den zweiten Ausgang L2-1 ist der Impulstrafo L2 mit einem Gate des MOSFET T9 5 verbunden, weiter mit einem Eingang des Kondensators C15 und einem Eingang des Widerstands R27, und ebenfalls mit der Verbindung zwischen Ll und D4.
C15 ist mit seinem Ausgang mit der Source von T8
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verbunden. Widerstand R27 ist ebenfalls mit seinem Ausgang mit der Source von T8 verbunden.
Der Buck-Regler 3 regelt die Antriebsspannung V (&phgr;) für den Motor 1, über die H-Brücke 4, durch eine PuIsweitenmodulation (PWM). Die H-Brücke 4 wird später detaillierter beschrieben.
Da der Drain von T8 direkt an der gleichgerichteten Spannung VBl liegt, wird die Impulstrafoschaltung (3b) angewendet, um das Gate von T8 zu steuern. Es ist dabei notwendig, dass der Arbeitszyklus von T8 in einem breiten Gebiet variiert werden kann. Wenn der Impulstrafo direkt an T8 gekoppelt würde, ist dies nicht möglich. Um eine große Variation im Arbeitszyklus zu erreichen, wird ein Steuerungs-MOSFET T9 verwendet, gemäß dem folgenden Prinzip: Der Impulstrafo L2 ist ein Typ mit relativ niedriger Selbstinduktion, wodurch der Impulstrafo L2 in der Lage ist als Ausgangssignal schmale Impulse (etwa 2 ^s Breite) zu generieren. Ein positiver Impuls steuert T8 leitfähig, ein folgender negativer Impuls sorgt dafür, dass T8 in den gesperrten Zustand übergeht. Ein positiver Impuls lädt das Gate von T8 über die intrinsische Freilauf diode von T9 auf.
Ist das Gate von T8 einmal aufgeladen, so wird dieses nicht mehr entladen, weil T9 sperrt, wenn die Ausgangs spannung von L2 auf Null sinkt. Bei einem negativen Impuls wird T9 wieder leitfähig, und es wird das Gate von T8 entladen, wodurch T8 in gesperrten Zustand übergeht. T8 funktioniert hiermit als Schalter der Spannung auf VBl zur H-Brücke 4. Widerstand R27, der parallel zu T8 geschaltet ist, sorgt dafür, dass T8 nicht leitfähig wird, wenn die Steuerung der Impulstrafoschaltung 3b nicht aktiv ist. Die Gate-Source-Kapazität von T8 ist durch die parallele Schaltung von C15 zwischen der Source von T8 und dem Eingang von Ll erhöht. Einerseits reduziert C15 die Dissipation in T8 durch die Erhöhung der Gate-Spannung.
Andererseits wird die Schaltzeit von T8 länger, da die
■ ·
Entladung von C15 das Schalten verzögert. Der Wert von C15 wurde als Kompromiss gewählt. Widerstand R29 dient zur Einschränkung des maximalen Gate-Stroms von T8 und um Resonanz in der Impulstrafoschaltung 3b zu dämpfen. 5
Die H-Brückenschaltung 4 umfasst MOSFETs T4, T5, T6, T7, Dioden D 5, D7, Zenerdioden D6, D8, DlO und D2, Kondensatoren C4 und C13 und Widerstände R21, R22. ,.
Innerhalb der H-Brücke 4 ist der bürstenlose Gleichstrommotor (1) auf die Anschlüsse Jl, J2 und J5 angeschlossen. Über die Verbindung VB2 und die Verbindung VB3 ist die H-Brücke 4 mit dem Buck-Regler
(3) verbunden. Die H-Brücke 4 umfasst zwei Zweige, einen ersten Zweig 4-1 und einen zweiten Zweig 4-2, welche beide an einer Seite mit der Erde verbunden sind. Der erste Zweig 4-1 umfasst MOSFETs T4, T5, Diode D5, Zenerdioden D6, DlO, Kondensatoren C4 und C13, und Widerstand R21.
Der zweite Zweig 4-2 umfasst MOSFETs T6, T7, Diode D7, Zenerdioden D8, D2 und Widerstand R22.
Die H-Brücke 4 wird von einer Phasendetektorschaltung angetrieben wie später anhand von Figur 7 erläutert wird. Die Phasendetektorschaltung treibt die Gates von Transistor T5 und Transistor T7 über ihre entsprechenden Anschlüsse G2 und Gl an.
Aufgrund des symmetrischen Aufbaus wird ausschließlich Zweig 4-1 beschrieben. Wenn die Spannung auf G2 ausreichend groß ist, zum Beispiel 12 V, wird T5 leiten. Diode D5 wird leitfähig. Anschluß J2 ist dann mit Masse verbunden. Das Gate von T4 hat eine etwas niedrigere Spannung (etwa 0,6 V) als die Source-Spannung von D5 (nämlich VF von D5) , so dass T4 in gesperrtem Zustand ist.
Wenn die Spannung auf G2 hauptsächlich Null Volt
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beträgt, wird T5 in gesperrtem Zustand sein. Die Spannung auf das Gate von Transistor T4 wird steigen, und T4 wird leitfähig. Die Spannung auf die Source von T4 steigt bis die Source-Drain-Spannung VDS nahezu 0 Volt beträgt. Diode D5 sperrt nun, wobei Zenerdiode DlO dafür sorgt, dass die Source-Gate-Spannung VGS von T4 auf 12 Volt beschränkt wird.
Auf J2 wird nun die Speisungsspannung vom Buck-Regler
(3) aus vorhanden sein. Da die Phasendetektorschaltung die Spannung auf Gl und die Spannung auf G2 in der Gegenphase miteinander variiert, entsteht zwischen den Anschlüssen Jl und J2 eine Wechselspannung, deren Wechselfrequenz jener Drehfrequenz des Motors entspricht.
Im ersten Zweig 4-1 der H-Brücke 4 liegt Zenerdiode D6
• mit ihrem Eingang an der Erde und ihr Ausgang ist mit dem Gate des Transistors T5 verbunden. Weiter liegt am Gate von T5 der Anschlußpunkt G2. Vom Transistor T5 liegt der Drain ebenfalls an der Erde.
Widerstand 21 ist mit einem ersten Anschluß an Linie VB3 angeschlossen, und mit seinem zweiten Anschluß mit dem Gate des Transistors T4 und mit den Ausgängen von Diode D5 und Zenerdiode DlO verbunden. Die Ausgänge von D5 und DlO sind ebenfalls mit dem Source-Eingang des Transistors T5 verbunden.
0 Linie VB2 ist mit der Source des Transistors T4 verbunden. Das Gate des Transistors T4 ist mit dem Eingang von Diode D5 und dem Eingang von Zenerdiode DlO verbunden. Ebenfalls ist der Drain des Transistors T4 mit dem Kondensator C13 und dem Kondensator C4, die untereinander parallel zueinander geschaltet sind, verbunden. Der Drain des Transistors T4 ist ebenfalls mit Anschlußpunkt J2 und über die parallel geschalteten Kondensatoren Cl 3 und C4 mit Anschlußpunkt J5 verbunden.
In Zweig 4-2 der H-Brücke 4 ist die Source des Transistors T6 an die Linie VB2 angeschlossen. An Linie VB3 ist ein erster Anschluß des Widerstands R22 angeschlossen. Der zweite Anschluß von R22 ist mit dem Gate des Transistors T6 und mit der Source des Transistors T7 verbunden. Der Drain des Transistors T6 ist mit einem Eingang von Diode D7 und mit der daran parallel geschalteten Zenerdiode D2 verbunden. Diode D7 und Zenerdiode D2 sind mit ihrem Ausgang mit der Source des Transistors T7 verbunden. Das Gate des Transistors T7 ist mit dem Anschlußpunkt Gl und mit der Zenerdiode
. D8, welche mit ihrem Eingang an der Erde liegt, verbunden. Der Drain des Transistors T7 ist mit der Erde verbunden.
Figur 7 zeigt einen zweiten Teil der bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung für eine Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser zweite Teil umfasst die Antriebsregelung (5) . Die Antriebsregelung (5) umfasst die Komparatoren Ul:A, Ul:B, Ul:C, Ul :D, die Transistoren Tl, T2 und TlO, die Kondensatoren C1,C2,C3,C5, Zenerdiode Dl und die Widerstände Rl,R2,R3,R5,R6,R7,R8,R9,RIO,RIl,R17,R18,R23,R24,R28,R30 ,R31,R32,R33 und R34 .
Die Antriebsregelung 5 umfasst einen Impuls(weitenmodulations)generator, um den Buck-Regler 3 durch Antriebsimpulse anzutreiben.
Mit der Speisungsspannung ist ein erster Anschluß des Widerstands Rl verbunden, wobei der zweite Anschluß von Rl mit einem ersten Anschluß des Widerstands R2 und einem positiven Eingang des Komparators Ul:C verbunden ist. Der zweite Anschluß des Widerstands R2 ist mit der Erde verbunden. Weiter ist Rl mit einem ersten Anschluß des Widerstands R24 verbunden. Ein zweiter Anschluß des Widerstands R24 ist mit dem Ausgang des Komparators Ul: C und mit einem ersten Anschluß des Widerstands RIl
und einem zweiten Anschluß des Widerstands RIO verbunden. Widerstand RIl ist mit seinem zweiten Anschluß mit der Speisungsspannung verbunden. Der erste Anschluß des Widerstands RIO ist mit dem negativen Eingang des Comparators Ul: C und ebenfalls mit einem ersten Anschluß des Kondensators Cl, der mit seinem anderen Anschluß mit der Erde verbunden ist, verbunden.
Der erste Anschluß des Widerstands RIO ist ebenfalls mit dem negativen Eingang des Komparators Ul: B verbunden. Der positive Eingang von Ul :B ist mit einem ersten Anschluß des Kondensators C2, einem ersten Anschluß des Widerstands R23, einem ersten Anschluß des Widerstand R3 und einem ersten Anschluß des Widerstands R2 8 verbunden. Ein zweiter Anschluß von R3 ist mit der Speisungsspannung verbunden. Ein zweiter Anschluß des Widerstands R2 8 ist mit einem ersten Anschluß des Widerstands R5 und mit einem ersten Anschluß des Kondensators C5 verbunden. Der zweite Anschluß von jeweils C2, R23, R5 und C5 ist mit der Erde verbunden.
Der zweite Anschluß von R28 ist mit einem Ausgang des digital-analog-Konverters DAC 32 verbunden.
Ebenfalls ist der Ausgang des DAC 32 mit dem positiven Eingang des Komparators Ul:A und einem ersten Anschluß von R3 0 verbunden. Der negative Eingang von Ul:A ist mit einem ersten Anschluß von R6 und einem ersten Anschluß von R9 verbunden. Der zweite Anschluß von R9 ist mit der Speiseeinheit verbunden. Der zweite 0 Anschluß von R6 ist mit der Erde verbunden.
Mit der Speisungsspannung ist ein erster Anschluß des Widerstands R34 verbunden. Der zweite Anschluß von R34 ist mit dem negativen Anschluß des Komparators Ul:D und ebenfalls mit dem Ausgang der Zenerdiode Dl verbunden. Der Eingang der Zenerdiode Dl ist mit der Erde verbunden. Ebenfalls ist mit der Speiseeinheit ein erster Anschluß des Widerstands R18 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands R18 ist mit einem
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ersten Anschluß des Widerstands R17 und mit einem ersten Anschluß des Widerstands R33 verbunden. Der zweite Anschluß von R17 ist mit der Erde verbunden. Der zweite Anschluß von R33 ist mit dem Ausgang von Ul :D verbunden. Der Ausgang von Ul:D ist mit einem ersten Anschluß des Widerstands R31 verbunden. Der zweite Anschluß von R30 ist ebenfalls mit dem ersten Anschluß von R31 verbunden. Ebenfalls ist der Ausgang von Ul :A mit dem ersten Anschluß von R31 verbunden. Schließlich ist ein erster Anschluß eines Widerstands R32 mit dem ersten Anschluß des Widerstands R31 verbunden. Der zweite Anschluß von R32 ist mit der Speisungsspannung verbunden.
Der Ausgang des Komparators Ul :B ist mit dem zweiten Anschluß von R31 verbunden. Der Ausgang von Ul:B ist ebenfalls mit der Basis des Transistors TlO verbunden. Der Emitter des Transistors TlO ist mit der Erde verbunden.
Der Kollektor von TlO ist mit einem ersten Anschluß des Widerstands R8 und mit einer Basis des Transistors T2 und einer Basis des Transistors Tl verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands R8 ist mit einer Speisungsspannung verbunden.
Die Transistoren Tl und T2 sind parallel zueinander geschaltet. Der Kollektor von Tl ist mit einer Speisungsspannung verbunden. Der Emitter von Tl ist mit dem 0 Kollektor von T2 und mit einem ersten Anschluß des Widerstands R7 verbunden. Der Emitter von Transistor T2 ist mit der Erde verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands R7 ist mit einem ersten Anschluß des Kondensators C3 verbunden. Der zweite Anschluß von C3 ist mit einem Anschlußpunkt T+ verbunden.
Anschlußpunkt T+ ist mit dem zweiten Eingang L2-2 des Impulstrafos L2 zum Durchgeben der Antriebsimpulse, die von der Schaltung von Fig. 7 generiert werden,
- 20 verbunden.
Um das Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) zu generieren, ist durch die Schaltung um den Komparator Ul: C ein Dreiecksgenerator aufgebaut. Das Ausgangssignal dieses Dreiecksgenerators ist kein reines Dreieck, sondern wird von einer exponentiellen Lade- und Entladekurve des dazugehörigen RC-Netzwerkes (bestehend aus Rl, R2, Cl) gebildet. Die Spannung, welche von DAC 32 generiert wird, definiert die Drehzahl des Motors. Durch ein Widerstandsnetzwerk (bestehend aus R3, R5, R23 und R28) wird die Spannung am positiven Eingang des Komparators Ul :B angeboten.
Durch den Vergleich dieses Signals mit jenem, welches aus den um den Ul: C aufgebauten Dreiecksgenerator generiert wird, wird ein PWM-Signal an der Ausgangsseite von Ul:B erzeugt.
In der Schaltung ist eine Möglichkeit vorgesehen, um den Motor spannungslos zu machen. Diese Möglichkeit ist um Ul: A aufgebaut. Wenn das von DAC 32 generierte Signal unter einem bestimmten Potential liegt, wird der Ausgang von Ul :A die Spannung niedrig machen, so dass das PWM-Signal nicht mehr auf der Verstärkerstufe am Ausgang von DAC 32 steht.
Figur 8 zeigt einen dritten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung einer Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem dritten Teil befindet sich die früher in Figur 6 genannte Phasendetektorschaltung.
Die Phasendetektorschaltung gemäß Fig. 8 umfasst die Widerstände R12,R13,R14,R15,R16,R19,R20,R25, die Komparatoren U2:A und U2:B, und einen Kondensator C6.
Mit dem ersten Anschlußpunkt PHl ist ein erster Anschluß von R12 verbunden. Der zweite Anschluß von R12 ist mit dem negativen Eingang von U2:A, einem ersten
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Anschluß von R14 und einem ersten Anschluß von C6 verbunden.
Der zweite Anschlußpunkt PH2 ist mit dem ersten Anschluß von R13 verbunden. Der zweite Anschluß von R13 ist mit dem zweiten Anschluß von C6, mit dem positiven Eingang von U2:A und mit dem positiven Eingang von U2:B verbunden. Weiter ist der zweite Anschluß von R13 verbunden mit einem ersten Anschluß von R25. Der zweite Anschluß von R14 ist mit der Erde verbunden, ebenso der zweite Anschluß von R25.
Der negative Eingang von U2:A ist ebenfalls .mit dem negativen Eingang von U2:B verbunden. Der Ausgang von U2:A ist mit einem ersten Anschluß von R15 verbunden. Der zweite Anschluß von R15 ist mit einem ersten Anschluß von Rl6 und mit dem Anschlußpunkt Gl der H-Brücke 4 verbunden. Der zweite Anschluß von R16 ist mit der Speisungsspannung verbunden.
Der Ausgang von U2:B ist mit einem ersten Anschluß von R19 verbunden. Der zweite Anschluß von R19 ist mit einem ersten Anschluß von R2 0 und mit Anschlußpunkt G2 der H-Brücke 4 verbunden. Der zweite Anschluß von R2 0 ist mit der Speisungsspannung verbunden.
Die Phasendetektorspannung gemäß Fig. 8 treibt durch die Phase des Signals V2, welches sich zwischen den Anschlußpunkten PHl und PH2 befindt, den Transistor T7 bzw. T5 an, wie bereits unter Verweisung auf Figur 6 beschrieben ist.
Figur 9 zeigt einen vierten Teil einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung für eine Drehzahlregelung gemäß der vorliegenden Erfindung.
In diesem vierten Teil sind enthalten: Die Komparatoren Ul:E, U2:C, die Kondensatoren C7, C14. Ein erster Anschluß des Komparators Ul:E ist mit einem ersten
- 22 -
Anschluß auf die Speisungsspannung und mit einem ersten Anschluß des Kondensators C7 verbunden. Ein zweiter Anschluß von Ul:E liegt an der Erde. Ein zweiter Anschluß von C7 liegt ebenfalls an der Erde. 5
Ein erster Anschluß von U2:C ist mit der Speisungsspannung und mit einem ersten Anschluß des Kondensators C14 verbunden. Ein zweiter Anschluß von U2:C ist mit der Erde verbunden. Ein zweiter Anschluß des Kondensators C14 ist ebenfalls mit der Erde verbunden.
Die oben beschriebene Schaltung hat den Vorteil über eine Schaltung gemäß dem Stand der Technik, dass statt einer kompletten &EEgr;-Brücke, die bei 2 0 kHz (oder einem ähnlichen Wert) funktioniert, nur ein Transistor (zum Beispiel ein MOSFET) auf hoher Frequenz angetrieben werden muss.
Weiter wird die Kopplung des Pulsweitenmodulationssignals, welches von einem Microcomputer, Microkontroller oder anderem regelnden Element generiert wird, über einen Impulstrafo an den hochfrequenten MOSFET gekoppelt.
Dank des Impulstrafos ist es möglich das Pulsweitenmodulationssignal, welches eine Niedrigspannung von 5 bis 12 Volt umfasst, an den hochfrequenten MOSFET zu koppeln, der auf 3 00 Volt funktioniert. Dazu ist auf vorteilhafte Art und Weise keine teure optische Isolation erforderlich.
Weiter wird angemerkt, dass bei einer &EEgr;-Brücke, die komplett auf hoher Frequenz arbeitet, nur ein Arbeitszyklus mit einer symmetrischen Belastung des MOSFET stattfinden kann, wie dem Fachmann bekannt sein wird. Ein asymmetrischer Arbeitszyklus ist nicht möglich. Die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch wohl in der Lage einen beliebigen
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Arbeitszyklus mit Hilfe der Pulsweitenmodulation durchzugeben. Wie bereits unter Verweisung auf Fig. 6 beschrieben, steuert ein erster Impuls einen Transistor T8 leitfähig, während ein nächster negativer Impuls dafür sorgt, dass T8 in gesperrten Zustand geht. Dadurch ist es möglich die Ausgangsspannung V (&phgr;) mit einem beliebigen Arbeitszyklus auszustatten.
Andere Alternativen und äquivalente Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind innerhalb des Erfindungsgedanken denkbar, wie dem Fachmann deutlich sein wird.
Claims (9)
1. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, wobei der Gleichstrommotor einen Stator, einen Rotor und einen Elektromagneten umfasst, wobei sich der Elektromagnet in der Nähe des Rotors befindet, der Stator ein permanentes Magnetfeld erzeugt, und der Elektromagnet angetrieben wird, um ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen;
weiter eine Speiseeinheit und ein regelndes Element umfassend, wobei das regelnde Element mit der Speiseeinheit verbunden ist, um die Speisung des Elektromagneten zu regeln, so dass im Betrieb ein vom Gleichstrommotor generiertes Drehmoment geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehzahlregelung in der Lage ist eine Spannung (V(φ)) als Funktion der Rotordrehgeschwindigkeit, der Rotorposition (φ), der Rotorbelastung und des Motorantriebs zu generieren,
wobei die Drehzahlregelung den Verlauf der Spannung (V(φ)) des Motors als Funktion der Rotorposition φ so einstellt, dass die momentane Kopplung T(φ) mindestens in der Nähe einer Umpolung des antreibenden Magnetfeldes den Bedingungen entspricht, dass
die Ableitung ∂T(φ)/∂φ hauptsächlich Null ist, und die zweite Ableitung ∂2T(φ)/∂φ2 eine hauptsächlich monotone Funktion ist.
weiter eine Speiseeinheit und ein regelndes Element umfassend, wobei das regelnde Element mit der Speiseeinheit verbunden ist, um die Speisung des Elektromagneten zu regeln, so dass im Betrieb ein vom Gleichstrommotor generiertes Drehmoment geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehzahlregelung in der Lage ist eine Spannung (V(φ)) als Funktion der Rotordrehgeschwindigkeit, der Rotorposition (φ), der Rotorbelastung und des Motorantriebs zu generieren,
wobei die Drehzahlregelung den Verlauf der Spannung (V(φ)) des Motors als Funktion der Rotorposition φ so einstellt, dass die momentane Kopplung T(φ) mindestens in der Nähe einer Umpolung des antreibenden Magnetfeldes den Bedingungen entspricht, dass
die Ableitung ∂T(φ)/∂φ hauptsächlich Null ist, und die zweite Ableitung ∂2T(φ)/∂φ2 eine hauptsächlich monotone Funktion ist.
2. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das momentanes Drehmoment T(φ) mindestens in der Nähe einer Umpolung des antreibenden Magnetfeldes hauptsächlich Folgendem entspricht:
T(φ) = ≙.1/2 - 1/2 cos(4φ)),
wobei ≙ ein Durchschnittswert des Drehmoment ist.
T(φ) = ≙.1/2 - 1/2 cos(4φ)),
wobei ≙ ein Durchschnittswert des Drehmoment ist.
3. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das regelnde Element (9) den Verlauf der Spannung V(φ) des Motors als Funktion der Rotorposition φ einstellt.
4. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelung weiter einen Buck-Regler (3), eine H- Brücke (4) und eine Antriebsregelung (5) umfasst,
wobei der Buck-Regler (3) zum Generieren der Antriebsspannung V(φ) dient, der Buck-Regler (3) mit seinem Eingang mit einem Ausgang der Antriebsregelung (5) verbunden ist, um ein Antriebssignal zu empfangen, und mit seinem Ausgang mit einem Eingang der H-Brücke (4) zum Weitergeben der Antriebsspannung (V(φ)) verbunden ist, wobei die Antriebsregelung (5) als das Antriebssignal ein hochfrequentes Niedrigspannungspulsmodulationssignal (T+) generiert.
die Regelung weiter einen Buck-Regler (3), eine H- Brücke (4) und eine Antriebsregelung (5) umfasst,
wobei der Buck-Regler (3) zum Generieren der Antriebsspannung V(φ) dient, der Buck-Regler (3) mit seinem Eingang mit einem Ausgang der Antriebsregelung (5) verbunden ist, um ein Antriebssignal zu empfangen, und mit seinem Ausgang mit einem Eingang der H-Brücke (4) zum Weitergeben der Antriebsspannung (V(φ)) verbunden ist, wobei die Antriebsregelung (5) als das Antriebssignal ein hochfrequentes Niedrigspannungspulsmodulationssignal (T+) generiert.
5. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 4, wobei der Buck- Regler (3) einen Regelungstransistor (T8) zum Regeln der Spannung (V(φ)), einen Antriebstransistor (T9) zum Antreiben des Regelungstransistors (T8) und einen Impulstrafo (L2) umfasst,
wobei der Impulstrafo (L2) das hochfrequente Niedrigspannungspulsmodulationssignal (T+) in ein hochfrequentes Antriebssignal für den Antriebstransistor (T9) umwandelt, und
wobei das Antriebssignal des Antriebstransistors (T9) am Gate des Regelungstransistors (T8) zugeführt wird, um den Regelungstransistor (T8) zu schalten.
wobei der Impulstrafo (L2) das hochfrequente Niedrigspannungspulsmodulationssignal (T+) in ein hochfrequentes Antriebssignal für den Antriebstransistor (T9) umwandelt, und
wobei das Antriebssignal des Antriebstransistors (T9) am Gate des Regelungstransistors (T8) zugeführt wird, um den Regelungstransistor (T8) zu schalten.
6. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die H- Brücke (4) einen ersten Antriebszweig (4-1) zum Antreiben des Gleichstrommotors (1) über einen ersten Anschluß (J1, J5) und einen zweiten Antriebszweig (4-2) zum Antreiben des Gleichstrommotors (1) über einen zweiten Anschluß (J2) umfasst,
wobei der erste Antriebszweig (4-1) erste und zweite Antriebstransistoren (T4, T5) und der zweite Antriebszwieg (4-2) dritte und vierte Antriebstransistoren (T6, T7) umfasst,
und wobei der erste Antriebszweig (4-1) mit einem ersten Eingang (G2) und der zweite Antriebszweig (4-2) mit einem zweiten Eingang (G1) zum Empfang eines Phasendetektionssignals, welches von einem Netzspannungssignal der Speiseeinheit abgeleitet ist, versehen ist.
wobei der erste Antriebszweig (4-1) erste und zweite Antriebstransistoren (T4, T5) und der zweite Antriebszwieg (4-2) dritte und vierte Antriebstransistoren (T6, T7) umfasst,
und wobei der erste Antriebszweig (4-1) mit einem ersten Eingang (G2) und der zweite Antriebszweig (4-2) mit einem zweiten Eingang (G1) zum Empfang eines Phasendetektionssignals, welches von einem Netzspannungssignal der Speiseeinheit abgeleitet ist, versehen ist.
7. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung weiter einen Hall-Sensor (6) und ein regelndes Element (9) umfasst, wobei:
- der Hall-Sensor (6) zum Aufnehmen eines Hall- Signals der Rotorposition φ eingerichtet ist, und der Hall-Sensor (6) mit seinem Ausgang mit einem Eingang des regelnden Elements (9) verbünden ist;
- das regelnde Element (9) mit einer regelbaren Spannungsquelle (32) versehen ist, von der ein Ausgang mit einem Eingang der Antriebsregelung (5) zum Rückkoppeln von Informationen aus dem Hall-Signal zur Antriebsregelung (5) verbunden ist.
8. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung weiter eine Stromrückkopplungseinheit (7) umfasst, wobei
- die Stromrückkopplungseinheit (7) zum Aufnehmen eines Stromsignals des Stroms, der dem Gleichstrommotor (1) von der H-Brücke (4) geliefert wurde, eingerichtet ist, und die Stromrückkopplungseinheit (7) mit ihrem Ausgang mit einem Eingang des regelnden Elements (9) verbunden ist;
- das regelnde Element (9) über die regelbare Spannungsquelle (32) Informationen aus dem Stromsignal der Stromrückkopplungseinheit (7) zur Antriebsregelung (5) rückkoppelt.
9. Drehzahlregelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung weiter eine Spannungsrückkopplungseinheit (8) umfasst, wobei:
die Spannungsrückkopplungseinheit (8) zum Aufnehmen eines Spannungssignals der Antriebsspannung (V(φ)), welche von der Buck- Einheit (3) erzeugt wurde, eingerichtet ist, und die Spannungsrückkopplungseinheit (8) mit ihrem Ausgang mit einem Eingang des regelnden Elements (9) verbunden ist;
die Spannungsrückkopplungseinheit (8) zum Aufnehmen eines Spannungssignals der Antriebsspannung (V(φ)), welche von der Buck- Einheit (3) erzeugt wurde, eingerichtet ist, und die Spannungsrückkopplungseinheit (8) mit ihrem Ausgang mit einem Eingang des regelnden Elements (9) verbunden ist;
- das regelnde Element (9) über die regelbare Spannungsquelle (32) Informationen aus dem Spannungssignal der Spannungsrückkopplungseinheit (8) zur Antriebsregelung (5) rückkoppelt.
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