FREE-WHEEL CIRCUIT

Abstract: It is proposed to form a freewheeling circuit such that a coil 10 is connected parallel to an overvoltage suppressor 12. <IMAGE>

Description: Freilaufschaltung Die Erfindung betrifft eine Freilaufschaltung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltung ist Stand der Technik und beis#pielswei- se bekannt aus der DE-OS 24 25 851 oder der DE-OS 26 12 914. Die dort bekannten rreilaufschaltungen werden gebildet aus einer Spule, der eine Seríenschaltung von Diode und Transistor bzw. von Diode und Thyristor parallel geschaltet ist. Durch den Einsatz dieser Halbleiter, die Qgf. noch hohe Spannungen oder Ströme vertragen iiiijssen, ist die bekannte Freiiaufschal- tung verhältnismässig kostenintensiv. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fre#lauf#chaltung zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch. idee der Erfindung ist es, einen Überspannungsableiter einzusetzen anstelle der Paarung Tranistor/Diod# bzw. T"hyristor/Diode. Ein Uberspannungsableiter ist ein gängiges Bauteil das serienmässig beziehbar ist. Es besteht aus zwei voneinander getrennten Elektroden. Uberschreitet der Spannungsunterschied zwischen den beiden Elektroden einen vorbestimmten Wert, #r von den jeweiligen Eigenschaften des Uberspannungsableiters abhängt, sinkt der vorher im Megaohm befindliche Widerstand zwischen den beiden Elektroden schlagartig auf einen Wert, der deutlich unter 1 Qhm, ty pischerweise sogar unter 0,1 Ohm liegt, ab. Der Verbindungsfun kerl zKitctien den beiden Elektroden, über den der Stromfluss stattfindet, baut sich ab, sobald die anliegende Spannung unter einen Iweiterl vorgegebenen Wert absinkt oder die Stromstärke unter einen best3mnten Wert fällt. Ein derartiger Uberspannungsableiter ist ein preiswertes Bauteil, das in parallel schaltung zu einer Spule für eine Freilaufschaltung sorgt. Die Funktionsweise der Schaltung wird weiter unten in Verbindung mit den Figuren im Detail beschrieben. Um ein schnelles und zuverlässiges Abschalten der Freilaufschaltung zu erreichen, so dass der Stromfluss durch die Spule schlagartig beendet wird, ist vorgesehen, dass der die Spannung an die Spule anlegende Schalter als Halbleiterschalter ausgebildet ist, und dass eine Spannung, die über diesem Schalter anliegt, diesen Halbleiterschalter durchschaltet. Das Durchschalten des Halbleiterschalters geschieht immer dann, wenn die Spannung einen vorgebbaren Wert überschreitet, der kleiner ist als die Durchbruchspannung des Uberspannungsableiters. Dadurch kann der Uberspannungsableiter nicht zünden und somit die Parallelschaltung aus Spule und tiberspannungsableiter nicht in den Freilaufzustand übergehen. In bevorzugter Ausführungsform ist der Halbleiterschalter ein Transistor, zwischen dessen plusseitigem Anschluss der Kollektor Emitter-Strecke und dem Basisanschluss ein schliessbarer Schalter vorgesehen ist. Eine in diese wahlweise öffenbare Verbindung eingesetzte Zener-Diode schaltet den Transistor stets dann durch, wenn die über die Zener-Diode anliegende Spannung einen bestimmten Wert erreicht, der kleiner ist als die Durchbruchspannung des Uberspannungsableiters. Damit wird erreicht, dass der Freilauf nicht aktiviert wird, so dass kein Freilaufstrom durch die Spule fliesst. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigen: Fig. 1 den Aufbau der erfindungsgernässen Schaltung; und Fig. 2 Spannungs- und Stromkurven zur Erläuterung der Funk tion der Schaltung nach Fig. 1. In Fig. 1 ist eine Spule 10 dargestellt, der ein Uberspannungs ableiter 12 parallelgeschaltet ist. Die Spule ist plusseitig an eine positive Spannung 14 mit ihrem Ende B und andererseits mit ihrem Ende C an einen Masseanschluss 16 angeschlossen. Der Masseanschluss C der Spule 10 ist nicht direkt äuf Masse 16 gelegt, sondern über den Kollektor 20 und den Emitter 22 eines Transistors 18. Vom Kollektoranschluss 20 führt eine Verbindung zum Ba sisanschluss 24 des Transistors 18, wobei die Verbindung eine Zener-Diode 26 aufweist, deren Kathode mit dem Kollektor 20 verbunden ist und deren Anode an die Basis 24 führt. Weiterhin ist in dieser Verbindung in Serie zu der Zener-Diode 26 ein Schalter 28 dargestellt, der hier schematisch als mechanischer Schalter angedeutet ist, der jedoch bevorzugterweise ein Halbleiterschalter, beispielsweise ein Transistor sein kann, Uber den Anschluss A ist ein Signal an die Basis 24 des Transistors 18 anlegbar. In Serie zur Spule 10 ist ein Messgerät I vorgesehen, das andeuten soll, an welcher Stelle die in Fig 2 dargestellten Stromwerte abgreifbar sind. Die Funktion der Schaltung, wie auch durch die Kurven in Fig. 2 dargestellt, ist folgende: Es wird angenommen, dass die Schaltung nach Fig. 1 vom Plus-Pol 14 mit Spannung UB versorgt wird, die Darstellung in Fig. 2 zeigt die über der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 18 anliegende Spannung, also die Spannung über den Punkten 0 und E. Ist der Transistor durchgeschaltet, fliesst, wie in Fig. 2b gezeigt ist, ein Strom durch die Spule 10, aufgrund des Stromdurchflusses vom Pol 14 zum Pol 16. Wird der Stromdurchfluss durch die Spule 10 unterbrochen, indem der Transistor 18 in seinen Sperrzustand übergeht, baut sich durch die Selbstinduktion eine hohe Spannungsspitze auf, so dass zwischen B und C eine hohe Spannung auftritt. Diese hohe Spannung führt dazu, dass der Uberspannungsableiter 12 seine Durchschaltspannung erreicht und Strom von dem Anschluss C der Spule zum Anschluss B über den Uberspannungsableiter fliesst. Damit wird schlagartig die Spannungsspitze abgebaut, und es fliesst der Freilaufstrom durch die Spule 10 und den Uberspannungsablelter 12. In der Freilaufphase fliesst also der Strom vom Punkt C über den Uberspannungsableiter 12 zum Punkt B. Der ohmsche Widerstand des Uberspannungsableiters ist dabei vernachlässigt. Wenn nun, um die Stromversorgung der Spule zu takten, der Transistor 18 durchgeschaltet wird, wird der Punkt C in etwa auf Masse gezogen (unter Vernachlässigung des Spannungsabfalls über den Transistor 18), so dass der Punkt B auf höherem Potential liegt als der Punkt C. Dadurch kann kein Strom mehr in der Richtung von C nach B über den Uberspannunosableiter fliessen, der Strom durch den Uberspannungsableiter fällt auf 0. Da jedoch der Uberspannungsableiter während des Null-Durchganges in seinen hochohmigen Zustand übergeht, fliesst nach dem Abfall des Stromes auf 0 praktisch kein Strom mehr durch den Uberspannungsableiterzweig, so dass der Strom durch die Spule fliesst. Damit kommt es wie darum zu einem Stromanstieg in der Spule, und sobald der Transistor 18 wieder in seinen Sperrzustand übergeht, wiederholt sich die oben geschilderte Freilaufphase. Auf diese Weise lässt sich eine getaktete Stromversorgung der Spule erreichen, die energetisch vorteilhaft ist. tebei wird von dem preiswerten Element eines Uberspannungsableiters Gebrauch gemacht. Dieser Uberspannungsableiter kann dabei in die Spule integriert werden, da er als passives Bauteil nicht extern angesteu ert werden muss. Um das Magnetfeld der Spule 10 schlagartig abzuschalten, wird ein Signal A an die Basis des Transistors 18 gelegt, und gleichzeitig der Schalter 28 geschlossen, der sich während des Taktbetriebes der Spule in geöffnetem Zustand befindet. Das Signal A ist sehr kurz, und mit Abschalten des Signals A geht der Transistor 18 in seinen Sperrzustand über. Dabei baut sich die Spannungsspitze wie im vorhergehenden Fall auf, so dass, wenn die Span nungsspitze sich bis zum Schwellwert U12 aufbauen würde, bei dem der Überspannungsableiter 12 durchschaltet, sich wiederum eine Freilauf- phase anschliessen würde. Jetzt aber ist der Schalter 28 geschlossen, so dass die Spannungsspitze über die Zener-Diode, sobald sie eine Spannung Uz erreicht hat, den transistor nochmals durchschaltet, so dass. diese Spannung, solange sie grösser als Uz ist, begrenzt wird. Dieser Vorgang ist innerhalb won Mikrosekunden beendet, und innerhalb dieser Phase fällt der Strom durch die Spule ab. Die abschliessende Spannungsspitze, die definiert ist durch die Zener-Spannung, ist deutlich hoher als als UB, sodass dieses kt:rzzeitige Durchschalten des Transistors 18 keinen Stromfluss durch die Spule 10 nach sich zieht. Andererseits wird das Durchschalten des Uberspannungsableiters 12 auf diese Weise verhindert, so dass im Effekt mit dem Abschalten des Signals A der Stromdurchfluss durch die Spule 10 beendet ist.

Claims: A circuit arrangement with a coil (10) and a transistor as a switch for the clock-pulsed application of a supply voltage (U B ) to the coil (10), which is connected in parallel to a non-linear resistor as the free-wheel drive mechanism, characterised in that the non-linear resistor is a spark overvoltage diverter (12), the resistance of which falls to below 1 ohm, typically below 0.1 ohm, in response to the megohm range. A circuit arrangement according to Claim 1, characterised in that the transistor (18) in series with the parallel arrangement of the coil (10) and the overvoltage diverter (12) has its positive-voltage terminal at the collector-emitter segment (DE) connected to its base terminal (24) via a Zener diode (26) and an additional switch (28) in series with the latter, and that the Zener voltage (UZ) is less than the breakdown voltage (U₁₂) of the overvoltage diverter (12), but greater than the supply voltage (U B ), and the additional switch (28) is open during the clock-pulsed operation of the coil.

Inventors: BUECHL, JOSEF, Büchl, Josef
Applicants: AUDI AG
Application year: 1986
Main classification: H01H47
IPC codes: H02H9, H01H47