(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータ（２）の給電回路の外に配置された誤極性保護装置（３）を有する直流モータ（２）に対する制御回路であって、
前記誤極性保護装置はトランジスタスイッチと、該トランジスタスイッチに並列に接続されたダイオード（Ｄ３）とを有し、
かつ前記誤極性保護装置は一方で、フリーホイールダイオード（Ｄ２）を介する電流経路に接続されている形式の制御回路において、
前記誤極性保護装置（３）は他方で、前記直流モータ（２）に並列に接続された電解コンデンサ（Ｃ）を介する電流経路に接続されている、
ことを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記トランジスタスイッチと前記ダイオード（Ｄ３）とが電力ＭＯＳＦＥＴ（３）として構成されている、請求項１記載の制御回路。
【請求項３】
前記トランジスタスイッチと前記ダイオード（Ｄ３）とがｎチャネル電力ＭＯＳＦＥＴ（３）として構成されており、
該ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子は前記電解コンデンサ（Ｃ）のマイナス端子および前記フリーホイールダイオード（Ｄ２）のアノードに接続されており、
該フリーホイールダイオーのカソードは前記直流モータの正側に接続されており、
ソース端子は前記直流モータ（２）の負側に接続されており、
ゲート端子は抵抗を介して正電圧に接続されている、請求項２記載の制御回路。
【請求項４】
前記ドレイン端子と前記ゲート端子との間にツェナーダイオード（Ｚ）が接続されており、
該ツェナーダイオードのアノードは前記ドレイン端子に、カソードは前記ゲート端子に接続されている、請求項３記載の制御回路。
【請求項５】
前記トランジスタスイッチと前記ダイオード（Ｄ３）とがｎチャネル電力ＭＯＳＦＥＴ（３）として構成されており、
該ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子は前記直流モータ（２）の正側と接続されており、
ソース端子は前記電解コンデンサ（Ｃ）のプラス端子および前記フリーホイールダイオード（Ｄ２）のカソードと接続されており、
該フリーホイールダイオードのアノードは前記直流モータ（２）の負側に接続されている、請求項２記載の制御回路。
【請求項６】
電力ＭＯＳＦＥＴ（３）はリバース駆動される、請求項２記載の制御回路。
【請求項７】
前記直流モータ（２）は別の電力ＭＯＳＦＥＴ（Ｓ１，Ｄ１）を介してクロック制御され、
前記別の電力ＭＯＳＦＥＴ（Ｓ１，Ｄ１）の制御ユニット（μＣ）は誤極性の際に、誤極性保護装置（３，Ｄ３）によって遮断される、請求項２から６までのいずれか１項記載の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、直流モータに対する制御回路に関する。この直流モータは、これに並列に接続された電解コンデンサと、フリーホイールダイオードと、誤極性保護装置とを有し、誤極性保護装置はトランジスタスイッチとこのトランジスタスイッチに並列に接続されたダイオードを有する。
【０００２】
この種の制御装置は公知である。ここで使用される誤極性保護装置はそれ自体、ＤＥ３９２４４９９Ａ１に記載されており、とりわけそこに示された図４Ｄと関連して公知である。この種の誤極性保護装置をバッテリー電圧が給電される直流モータに使用すれば、バッテリー電圧が誤極性で接続された場合に短絡がフリーホイールダイオードと、直流モータのクロック制御にために設けられた電力ＭＯＳＦＥＴに対するリバースダイオードとを介して阻止される。さらに誤極性保護装置によって、制御回路に設けられた電解コンデンサが誤極性の際に破壊されるのが回避される。公知の制御回路では、誤極性保護機能がモータ電流供給部の給電線路またはアース線路に接続される。従って従来の誤極性保護装置は相応に大きな損失電力に対して設計しなければならない。
【０００３】
発明の利点
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の制御回路において、誤極性保護の損失電力が低減されるように改善することである。
【０００４】
この課題は、請求項１の構成によって解決される。これによれば、誤極性保護装置が電解コンデンサを介する電流経路とフリーホイールダイオードを介する電流経路に接続される。誤極性保護装置を電解コンデンサとフリーホイールダイオードの電流経路に配置することによって、これら危険の及ぼされる構成素子が破壊に対して誤極性の際に保護される。誤極性保護装置を流れる電流はモータの給電回路を流れる電流よりも格段に小さいから、誤極性保護装置を相応に小さな損失電力に対して設計することができる。誤極性保護装置の損失電力は例えば係数１０のオーダー、またはそれ以下である。
【０００５】
誤極性保護の簡単で確実な構成は、トランジスタスイッチをダイオードと共に電力ＭＯＳＦＥＴとして構成すると得られる。
【０００６】
誤極性保護装置の有利な接続では、トランジスタスイッチをダイオードと共にｎチャネル電力ＭＯＳＦＥＴとして構成し、そのドレイン端子を電解コンデンサのマイナス端子とフリーホイールダイオードのアノードに接続し、フリーホイールダイオードのカソードを直流モータの正側に接続し、ソース端子を直流モータの負側に接続し、ゲート端子を抵抗を介して正電圧に接続する。電力ＭＯＳＦＥＴを保護するために有利には、ドレイン端子とゲート端子との間にツェナーダイオードを接続し、このツェナーダイオードのアノードがドレイン端子に、カソードがゲート端子に接続されるようにする。
【０００７】
誤極性保護装置の別の有利な構成では、トランジスタスイッチをダイオードと共にｎチャネル電力ＭＯＳＦＥＴとして構成し、そのドレイン端子を直流モータの正側に接続し、ソース端子を電解コンデンサのプラス端子およびフリーホイールダイオードのカソードに接続し、フリーホイールダイオードのアノードを直流モータの負側に接続する。
【０００８】
電力ＭＯＳＦＥＴはリバース駆動される。なぜならこのＭＯＳＦＥＴは集積されたダイオードを含むからである。通常動作時、すなわち非リバース動作時にはこのダイオードは誤極性の場合に誤極性保護装置を短絡する。
【０００９】
直流モータを制御するために別の保護をさらに設けることができる。すなわち、直流モータを別の電力ＭＯＳＦＥＴを介してクロック制御し、別の電力ＭＯＳＦＥＴの制御ユニットを誤極性の際に、誤極性保護装置によって遮断する。誤極性保護装置によって別の電力ＭＯＳＦＥＴ並びに制御要素も保護される。誤極性の際に発生する直流モータの逆回転は無害である。
【００１０】
本発明を以下、図面の参照して実施例に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、誤極性保護機能を備えた直流モータに対する制御回路の実施例を示し、ここでは切換装置がモータのプラス分路に接続されている。
【００１２】
図２は、誤極性保護機能を備えた直流モータに対する制御回路の別の実施例を示し、ここでは切換装置がモータのマイナス分路に接続されている。
【００１３】
図１に示すように、バッタリー電圧ＵBには直流モータ２が接続されており、この直流モータは集積されたダイオードＤ１を有する切換装置Ｓ１によってクロック制御される。切換装置Ｓ１を備えた直流モータ２には電解コンデンサＣが誤極性保護装置３を介して並列に接続されており、この誤極性保護装置はリバース駆動されるｎチャネルＭＯＳＦＥＴの形態である。直流モータ２自体にはさらに、フリーホイールダイオードＤ２が同じように誤極性保護装置３を介して並列に接続されている。ここでフリーホイールダイオードＤ２のカソードは直流モータ２の正側に、アノードは電解コンデンサＣのマイナス側および電力ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン端子に接続されている。電力ＭＯＳＦＥＴ３のソース端子は直流モータ２の負側に接続されており、負側はバッテリー電圧ＵBのマイナス極と接続されている。電力ＭＯＳＦＥＴ３のゲート端子は抵抗Ｒを介して正のバッテリー電圧ＵBに接続されている。ドレイン端子とゲート端子との間にはツェナーダイオードＺが接続されており、そのカソードはゲート端子に、アノードはドレイン端子に接続されている。
【００１４】
さらに、マイクロコントローラ４，給電回路５およびブートストラップ回路６を有する回路部分が次のように誤極性保護回路３に接続されている。すなわち、誤極性保護装置３のスイッチが開放したとき、言い替えれば誤極性が存在するとき、誤極性保護回路５がマイクロコントローラ４にそれ以上給電しないように接続されている。マイクロコントローラ４は切換装置Ｓ１をドライバを介して制御する。
【００１５】
通常動作では、切換ユニットとして用いられる電力ＭＯＳＦＥＴの形態の誤極性保護装置３のスイッチは閉じられている。バッテリー電圧ＵBが間違った極性で接続されると、電力ＭＯＳＦＥＴ３が阻止される、すなわち切換ユニットが開放される。ドレーン・ソース区間に並列に接続された集積リバースダイオードはここで同様に阻止方向にある。このことにより、電解コンデンサＣとフリーホイールダイオードＤ２を流れる電流経路は遮断され、単に逆方向電流が直流モータ２を介して流れるだけである。しかしこの逆方向電流はモータに対して無害である。誤極性保護装置３は、直流モータ２の給電回路の外で電流回路に配置されており、この電流回路には極性が正しい場合、非常にわずかな電流しか流れないから、すなわち電解コンデンサを通る電流とフリーホイール電流しか流れないから、誤極性保護装置３には相応してわずかな、ドレイン端子とソース端子との間の線路抵抗に起因する損失電力しか形成されない。
【００１６】
図２にも図１に類似の構成が示されており、ここでも同じように直流モータ２に対する制御回路１’が、並列に接続された集積ダイオードＤ１を有する切換装置Ｓ１を介してクロック制御され、その作用も同じである。図１の構造と異なるのは、有利には同じように集積リバースダイオードＤ３を有するリバース駆動されるｎチャネル電力ＭＯＳＦＥＴとして構成された切換ユニット３’が電解コンデンサＣのプラス端子と正のバッタリー電圧ＵBとの間に接続されていることである。電解コンデンサＣのプラス端子にはフリーホイールダイオードＤ２のカソードが接続されている。アノードは直流モータ２の負側で、このモータと切換装置Ｓ１との間に接続されている。障害除去の目的で使用される、必ずしも必要ない別のコンデンサＣ１はフィルムコンデンサの形態であり、正と負の給電線路の間に接続されている。相応のコンデンサを図２の実施例にも設けることができる。
【００１７】
マイクロコントローラ４，給電線路５およびブートストラップ回路６を有する回路部分が、切換ユニット３’の形態の誤極性保護装置に次のように接続されている。すなわち切換ユニット３’のスイッチが開放するとき、言い替えれば図１の実施例に相応して誤極性が存在するときに、給電回路５がマイクロコントローラ４にそれ以上給電しないように接続されている。マイクロコントローラ４は切換装置Ｓ１をドライバ７を介して直流モータ２の駆動のために、例えばパルス幅変調された２０ｋＨｚのクロック周波数により制御する。
【００１８】
バッテリー電圧ＵBが誤極性で接続された場合には、切換ユニット３’のスイッチが開放し、電力ＭＯＳＦＥＴを阻止する。これにより電解コンデンサＣとフリーホイールダイオードＤ２に電流が流れることが回避され、これらの素子が保護される。さらにマイクロコントローラ４にはそれ以上電圧が供給されず、従って切換装置Ｓ１の制御が遮断される。この構造によっても、誤極性保護装置の損失電力が小さく、かつ危険の及ぼされる構成部材を確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  誤極性保護機能を備えた直流モータに対する制御回路の実施例を示し、ここでは切換装置がモータのプラス分路に接続されている。
【図２】  誤極性保護機能を備えた直流モータに対する制御回路の別の実施例を示し、ここでは切換装置がモータのマイナス分路に接続されている。
【図１】
0004129118.tif 000002
【図２】
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