DE19734928B4 - Circuit arrangement for controlling inductive loads - Google Patents

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Abstract

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer ersten induktiven Last (2) und einer zweiten induktiven Last (3), umfassend einen ersten Anschluß (6) für ein erstes Versorgungspotential (Masse) und einen zweiten Anschluss (8) für ein zweites Versorgungspotential (VB), und einen ersten Ausgangsanschluß (5) für die zweite induktive Last (3) und einen zweiten Ausgangsanschluß (7) für die erste induktive Last (2), wobei die erste induktive Last (2) und die zweite induktive Last (3) in Reihe zu schalten sind, die erste induktive Last (2) mit dem ersten Anschluß (6) des Versorgungspotentials (Masse) und die zweite induktive Last (3) mit dem zweiten Anschluß (8) für das zweite Versorgungspotential (VB) zu verbinden sind, umfassend ein erstes Halbleiterschaltelement (10) mit einem zwischen den ersten Ausgangsanschluß (5) und einen Knotenpunkt (13) geschalteten Drain-Source-Pfad, ein zweites Halbleiterschaltelement (11) mit einem zwischen den zweiten Ausgangsanschluß (7) und den Knotenpunkt (13) geschalteten Drain-Source-Pfad, wobei das erste Halbleiterschaltelement (10) und das zweite Halbleiterschaltelement...circuitry for driving a first inductive load (2) and a second one inductive load (3), comprising a first terminal (6) for a first Supply potential (ground) and a second terminal (8) for a second Supply potential (VB), and a first output terminal (5) for the second inductive load (3) and a second output terminal (7) for the first inductive load (2), wherein the first inductive load (2) and the second inductive load (3) are to be connected in series, the first inductive Load (2) with the first connection (6) the supply potential (ground) and the second inductive load (3) to the second terminal (8) for the second supply potential (VB) are to be combined, comprising first semiconductor switching element (10) with one between the first Output connection (5) and a node (13) connected drain-source path, a second Semiconductor switching element (11) with a between the second output terminal (7) and the node (13) connected drain-source path, wherein the first semiconductor switching element (10) and the second semiconductor switching element ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung induktiver Lasten mit Halbleiterschaltelementen.The The invention relates to a circuit arrangement for controlling inductive Loads with semiconductor switching elements.

Eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung induktiver Lasten wird wie in der Literaturstelle "So wird's gemacht, Audi 80/90, Audi 80/90 Diesel" 3. Auflage, 1990, Stromlaufplan Nr. 13, beschrieben zur Ansteuerung von Elektromotoren, die für zweistufige Geschwindigkeit ausgelegt sind, eingesetzt. Sie dient zum Antrieb der Wischeranlage für die Windschutzsscheibe eines Kraftfahrzeugs. Die Schaltung umfaßt die Betriebszustände "AUS", einmaliger kurzzeitiger Wischbetrieb (Wisch/Wasch), Intervallbetrieb, Stufe 1-Betrieb mit niedriger Wischgeschwindigkeit und Stufe 2-Betrieb mit hoher Wischgeschwindigkeit. Um ein schnelles Bremsen des Motors bei der Ruheposition zu erreichen, wird die Motorwicklung zum geeigneten Zeitpunkt kurzgeschlossen. Die Realisierung verwendet Relais-Technik und mehrstufige Schalter zum Einstellen der Betriebszustände. Über die Schalter fließt dabei der volle Motorstrom.A Circuit arrangement for driving inductive loads is as in the reference "So it's done Audi 80/90, Audi 80/90 Diesel "3. Edition, 1990, Circuit Diagram No. 13, described for the control of Electric motors for two-stage speed are used. she serves for driving the wiper system for the windshield of a motor vehicle. The circuit includes the operating states "OFF", one-time short-time Wiping operation (wiping / washing), interval operation, stage 1 operation with low wiper speed and high speed wiper level 2 operation. To achieve a quick braking of the engine at rest, the motor winding is short-circuited at the appropriate time. The Realization uses relay technology and multi-stage switches for Setting the operating conditions. About the Switch flows while the full motor current.

In der GB 2 270 428 A ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung induktiver Lasten gezeigt. Sie umfaßt einen ersten und einen zweiten Anschluß für je ein Versorgungspotential sowie je einen Ausgangsanschluß zum Anschluß an eine erste und eine zweite induktive Last. Die induktiven Lasten sind in Reihe geschaltet und an einen der Anschlüsse für das Versorgungspotential gekoppelt. Die Ansteuerung der induktiven Lasten erfolgt über Halbleiterschaltelemente, deren Strompfad zwischen einem Knotenpunkt und je einen der Ausgangsanschlüsse der Ansteuerschaltung geschaltet ist.In the GB 2 270 428 A a circuit arrangement for driving inductive loads is shown. It comprises a first and a second terminal for each supply potential and an output terminal for connection to a first and a second inductive load. The inductive loads are connected in series and coupled to one of the supply potential terminals. The control of the inductive loads via semiconductor switching elements whose current path is connected between a node and one of the output terminals of the drive circuit.

In der DE 42 29 440 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten einer eine induktive Impedanzkomponente enthaltenden Last gezeigt. Ein Anschluß der Last ist direkt an ein Versorgungspotential angeschlossen, der andere Anschluß der Last wird über einen als MOS-Feldeffekttransistor ausgebildeten Schalter an das andere Versorgungspotential geführt. Parallel zu der Last liegt ein weiterer MOS-Feldeffekttransistor, der als Stromfreilaufmittel dient.In the DE 42 29 440 A1 a circuit arrangement for switching on and off a load containing an inductive impedance component is shown. One terminal of the load is connected directly to a supply potential, the other terminal of the load is guided via a designed as a MOS field effect transistor switch to the other supply potential. Parallel to the load is another MOS field effect transistor, which serves as a current freewheeling means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung induktiver Lasten anzugeben, die zur Ansteuerung Halbleiterschalter verwendet und möglichst betriebssicher arbeitet.Of the Invention is based on the object, a circuit arrangement for Indication of inductive loads that are used to drive semiconductor switches used and as possible safe to work.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention this Task by a circuit arrangement according to the features of the patent claim 1 solved.

Bekanntlich weisen als MOS-Feldeffekttransistoren (MOSFET) ausgebildete Halbleiterschalter eine parasitäre, zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen liegende Diode auf. Durch die unterschiedliche Orientierung der ausgangsseitigen Halbleiterschalter wird ein ausreichender Verpolschutz erreicht, was insbesondere für die Verwendung in Automobilen in unabdingbarer Weise erforderlich ist. Der entgegen der üblichen Orientierung geschaltete MOSFET ist zweckmäßigerweise inversstromtauglich ausgeführt. Durch eine geeignete Ansteuerungseinrichtung, beispielsweise einen Microcontroller, sind alle oben genannten Betriebszustände einstellbar. Durch eine pulsbreitenmodulierte, taktweise Ansteuerung der ausgangsseitig liegenden Schaltelemente läßt sich eine kontinuierliche Geschwindigkeit eines angesteuerten Elektromotors erreichen. Mittels einer Laststromüberwachung, vorzugsweise des versorgungsspannungsseitig liegenden Halbleiterschaltelements, können Überlastzustände erkannt und verhindert werden. Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Weiterbildungen der Erfindung erreicht.generally known have semiconductor switches designed as MOS field-effect transistors (MOSFETs) a parasitic, between the drain and source terminals lying diode. By the different orientation of the output-side semiconductor switch a sufficient polarity reversal protection is achieved, which is especially for use is indispensable in automobiles. The opposite the usual orientation switched MOSFET is expediently suitable for inverse current. By a suitable control device, for example a Microcontroller, all the above operating states are adjustable. By a pulse width modulated, cyclic control of the output side lying switching elements can be a continuous speed of a controlled electric motor to reach. By means of a load current monitoring, preferably of the Supply voltage side semiconductor switching element, overload conditions can be detected and prevented. These and other advantages of the invention will be by those in the dependent claims achieved specified embodiments of the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:following the invention is based on the figures shown in the drawing explained in more detail. Show it:

1 eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines mit zwei Geschwindigkeiten betreibbaren Motors gemäß der Erfindung und 1 a circuit arrangement for driving a two-speed motor according to the invention and

2 eine Realisierung für den inversstromtauglichen MOSFET. 2 a realization for the inverse current suitable MOSFET.

Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt einen in zwei Geschwindigkeitsstufen betreibbaren Elektromotor samt Ansteuerschaltung. Der Motor wird beispielsweise zum Antrieb einer Scheibenwischeranlage in einem Kraftfahrzeug verwendet. Der symbolisch dargestellte Gleichstrommotor 1 umfaßt eine erste Wicklung 2 und eine zweite Wicklung 3, die erste und zweite induktive Lasten bilden. Die Wicklungen 2, 3 stellen das hier elektrisch relevante Ersatzschaltbild der Motorwicklung dar. Die Motorwicklung weist Ausgangsanschlüsse 4, 5 auf, von denen ersterer mit dem Anschluss 6 (Masse) verbunden ist. Außerdem ist ein dazwischen liegender Ausgangsanschluss 7 vorgesehen. Die Wicklungen 2, 3 sind induktiv gekoppelt. Die Anschlüsse werden – wie nachfolgend im Detail beschrieben – über Halbleiterschaltelemente in geeigneter Weise an ein positives Versorgungspotential VB an einem Anschluß 8 geschaltet, welches beispielsweise in Höhe von 12 Volt von einer Autobatterie geliefert wird. Wenn die Batteriespannung an den Ausgangsanschluß 5 geführt wird, läuft der Motor mit niedrigerer Leistung und geringerer Geschwindigkeit (Stufe 1-Betrieb). Wenn die Batteriespannung an den Ausgangsanschluss 7 geführt wird, fließt aufgrund der geringeren Induktivität der Wicklung 2 gegenüber der Summeninduktivität im Stufe 1-Betrieb ein höherer Strom, so daß der Motor bei größerer Leistung und höherer Geschwindigkeit läuft.The embodiment of 1 shows an operable in two speed stages electric motor including drive circuit. The engine is used, for example, to drive a windshield wiper system in a motor vehicle. The symbolically represented DC motor 1 includes a first winding 2 and a second winding 3 that form first and second inductive loads. The windings 2 . 3 represent the electrically relevant equivalent circuit diagram of the motor winding. The motor winding has output connections 4 . 5 on, of which the former with the connection 6 (Ground) is connected. In addition, there is an intermediate output terminal 7 intended. The windings 2 . 3 are inductively coupled. The connections are - as described in detail below - via semiconductor switching elements in a suitable manner to a positive supply potential VB at a terminal 8th switched, which is supplied for example in the amount of 12 volts from a car battery. When the battery voltage to the output terminal 5 the motor is running at lower power and lower speed (level 1 operation). When the battery voltage to the output terminal 7 is guided flows due to the lower inductance of the winding 2 compared to the sum inductance in the stage 1 operation, a higher current, so that the engine runs at higher power and higher speed.

Zur Ansteuerung des Motors 1 an den Ausgangsanschlüssen 5 und 7 sind drei Halbleiterschaltelemente 10, 11, 12 vorgesehen. Die Halbleiterschalter sind als MOSFETs ausgeführt. Der Ausgangsanschluß 5 ist über die Drain-Source-Strecke eines ersten MOSFET 10 mit einem Knotenpunkt 13 verbunden. Der Ausgangsanschluss 7 ist über die Drain-Source-Strecke eines zweiten MOSFET 11 ebenfalls mit dem Knoten 13 verbunden. Der Knoten 13 wiederum ist über die Drain-Source-Strecke eines dritten MOSFET 12 mit dem Anschluß 8 für die Batteriespannung VB verbunden. Die MOSFETs 10, 11, 12 sind als sogenannte High-Side-Schalter zwischen den positiven Pol der Versorgungsspannung und der Last geschaltet. Die Drain-Source-Strecken der MOSFETs 12, 11 sind in herkömmliche Richtung orientiert, indem deren Drainanschluß zur positiven Batteriespannung VB hin gerichtet ist. Der Drainanschluß des MOSFET 12 ist mit dem Anschluß 8 verbunden, der Drainanschluß des MOSFET 11 mit dem Knoten 13. Die Drain-Source-Strecke des MOSFET 10 ist umgekehrt orientiert. Dies bedeutet, der Sourceanschluß des MOSFETs 10 ist mit dem Knoten 13 verbunden, der Drainanschluß mit dem Ausgangsanschluss 5.For controlling the motor 1 at the output terminals 5 and 7 are three semiconductor switching elements 10 . 11 . 12 intended. The semiconductor switches are designed as MOSFETs. The output terminal 5 is across the drain-source path of a first MOSFET 10 with a node 13 connected. The output terminal 7 is across the drain-source path of a second MOSFET 11 also with the node 13 connected. The knot 13 In turn, via the drain-source path of a third MOSFET 12 with the connection 8th connected to the battery voltage VB. The MOSFETs 10 . 11 . 12 are connected as so-called high-side switches between the positive pole of the supply voltage and the load. The drain-source paths of the MOSFETs 12 . 11 are oriented in the conventional direction with their drain directed towards the positive battery voltage VB. The drain of the MOSFET 12 is with the connection 8th connected, the drain terminal of the MOSFET 11 with the node 13 , The drain-source path of the MOSFET 10 is inversely oriented. This means the source of the MOSFET 10 is with the node 13 connected, the drain terminal to the output terminal 5 ,

Diese spezielle Orientierung der Drain-Source-Strecke des MOSFET 10 ist für den Stufe 2-Betrieb erforderlich, wenn der Motorwicklung Strom am Ausgangsanschluss 7 zugeführt wird. Dann wird in der Wicklung 3 eine gleichsinnige Spannung induziert, die bewirkt, daß am Ausgangsanschluss 5 eine über der Versorgungsspannung VB liegende Spannung anliegt. Die im MOSFET 10 bekanntlich zwischen Source und Drain liegende parasitäre Diode 101 ist in Sperrichtung geschaltet, so daß das Potential des Ausgangsanschlusses 5 schweben kann. Bei etwaiger – nicht zulässiger – umgekehrter Orientierung der Drain-Source-Strecke des MOSFET 10 wäre stattdessen die parasitäre Diode leitend, und die Wicklung 3 wäre kurzgeschlossen.This special orientation of the drain-source path of the MOSFET 10 is required for stage 2 operation when the motor winding is current at the output terminal 7 is supplied. Then in the winding 3 induces a voltage in the same direction, which causes the output terminal 5 a voltage lying across the supply voltage VB is present. The MOSFET 10 as is known, between the source and drain parasitic diode 101 is switched in the reverse direction, so that the potential of the output terminal 5 can float. For any - not permissible - reverse orientation of the drain-source path of the MOSFET 10 instead, the parasitic diode would be conductive, and the winding 3 would be shorted.

Außerdem erfüllt die Schaltung das Erfordernis der Verpolsicherheit. Für den Fall, daß irrtümlicherweise am Anschluß 6 (Masse) die positive Batteriespannung und am Anschluß 8 Massepotential angelegt wird, sind die jeweiligen parasitären Dioden der MOSFETs 11, 12 leitend. Der Strom fließt aber über die Wicklung 2 und wird dadurch begrenzt, so daß die Schaltung trotz Verpolung nicht zerstört wird.In addition, the circuit meets the requirement of polarity reversal. In the event that mistakenly at the terminal 6 (Ground) the positive battery voltage and at the terminal 8th Ground potential is applied, the respective parasitic diodes of the MOSFETs 11 . 12 conductive. The current flows though the winding 2 and is limited thereby, so that the circuit is not destroyed despite reverse polarity.

Wie für High-Side-Schalter üblich, wird die Gate-Ansteuerspannung der jeweiligen MOSFETs über eine spezielle Ansteuerschaltung 102, 112 bzw. 122 erzeugt. Jede dieser Schaltungen enthält eine Ladungspumpe, durch die die Gate-Steuerspannung abgegeben wird. Diese ist ausreichend positver als die Batteriespannung VB und liegt genügend über der Einschaltschwellenspannung des MOSFET, so daß der MOSFET sicher einschaltet. Darüber hinaus enthalten die Ansteuereinheiten 102, 112, 122 Logikmittel, um Überlast- oder Temperaturprobleme zu erkennen.As is usual for high-side switches, the gate drive voltage of the respective MOSFETs is controlled by a special drive circuit 102 . 112 respectively. 122 generated. Each of these circuits includes a charge pump through which the gate control voltage is delivered. This is sufficiently positive than the battery voltage VB and is sufficiently above the turn-on threshold voltage of the MOSFET, so that the MOSFET turns on safely. In addition, the drive units contain 102 . 112 . 122 Logic means to detect overload or temperature problems.

Es ist vorteilhaft, daß der MOSFET 10 inversstromtauglich ist, d.h. auch bei negativem Drain-Source-Strom einschaltbar ist und eingeschaltet gehalten wird. Für die MOSFETs 11, 12 ist diese Eigenschaft nicht erforderlich. Ohne Inversstromtauglichkeit würde zwar bei Stufe 1-Betrieb über die parasitäre Diode 101 ausreichend Strom fließen, um den Motor zu betätigen. Aufgrund des relativ hohen Spannungsabfalls längs der Diode von beispielsweise 1 Volt ergibt sich eine relativ hohe Verlustleistung. Um diese zu verringern, ist erforderlich, den Strom durch die leitend geschaltete Drain-Source-Strecke an der Diode vorbei zu führen. Da die leitend geschaltete Drain-Source-Strecke einen relativ niedrigen Widerstand aufweist und an ihr folglich eine wesentlich niedrigere Spannung als an der parasitären Diode 101 abfällt, ist die Verlustleistung im MOSFET 10 wesentlich niedriger, beispielsweise um den Faktor 1/10.It is advantageous that the MOSFET 10 is suitable for inverse current, that is switched on even with negative drain-source current and is kept on. For the MOSFETs 11 . 12 this property is not required. Without inverse current capability would indeed in stage 1 operation via the parasitic diode 101 enough current flows to operate the motor. Due to the relatively high voltage drop across the diode, for example, 1 volt results in a relatively high power dissipation. To reduce this, it is necessary to pass the current through the conductive drain-source path to the diode over. Since the conductive drain-source path has a relatively low resistance and consequently a voltage substantially lower than that at the parasitic diode 101 drops, is the power dissipation in the MOSFET 10 much lower, for example by a factor of 1/10.

Inversstromtaugliche MOSFETs sind herstellbar. Es wird hierzu auf die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung der Anmelderin DE 196 06 100 A1 vom 19.02.1996 verwiesen, in der Aufbau und Wirkungsweise derartiger MOSFETs beschrieben sind, insbesondere anhand der dort gezeigten 1 bis 3 und der zugehörigen Beschreibung ab Seite 3, letzter Absatz. In 2 ist hier die prinzipielle Realisierung des inversstromtauglichen MOSFETs 10 dargestellt. Die Figur zeigt die Drain-Source-Strecke 103 mit der dazu parallel liegenden parasitären Diode 101. Mit Source wird bekanntlich dasjenige Dotierungsgebiet bezeichnet, das mit demjenigen Dotierungsgebiet verbunden ist, in welchem der zwischen Drain und Source im leitenden Zustand wirksame Kanal ausgebildet wird. Zur Erzeugung der erhöhten Ansteuerspannung dient die Ladungspumpe 104. Innerhalb der Ansteuerschaltung 102 liegt außerdem eine nicht vermeidbare, parasitäre Diode 105 vor, die in Flußrichtung zwischen Source und Drain wirksam ist. Bei Inversstrombetrieb, d.h. bei Stromfluß von Source nach Drain, ist diese Diode ohne weitere Schaltungsmaßnahme leitend geschaltet und sorgt für ein Zusammenbrechen der Gate-Ansteuerspannung. Durch eine weitere Diode 106, die in Reihe zur parasitären Diode 105, aber mit entgegengesetzter Orientierung geschaltet ist, vorzugsweise sourceseitig, wird der parasitäre Strompfad gesperrt. Bei Inversstrombetrieb wird somit die erhöhte Gatespannung beibehalten; der MOSFET ist weiterhin einschaltbar und kann im eingeschalteten Zustand gehalten werden. Eine detailliertere Beschreibung der Wirkungsweise und der Realisierung eines inversstromtauglichen MOSFET ist in obengenannter Patentanmeldung enthalten.Inverse current suitable MOSFETs can be produced. It is this to the non-prepublished German patent application of the applicant DE 196 06 100 A1 dated 19.02.1996, in the Aufbau and Wir kungsweise of such MOSFETs are described, in particular with reference to the there shown 1 to 3 and the corresponding description starting on page 3, last paragraph. In 2 Here is the basic realization of the inverse current suitable MOSFETs 10 shown. The figure shows the drain-source path 103 with the parallel parasitic diode 101 , Source is known as the doping region which is connected to the doping region in which the channel which is effective between the drain and the source in the conducting state is formed. The charge pump serves to generate the increased drive voltage 104 , Within the drive circuit 102 There is also an unavoidable parasitic diode 105 which is effective in the flow direction between source and drain. In inverse current operation, ie current flow from source to drain, this diode is turned on without further circuit measure and ensures a collapse of the gate drive voltage. Through another diode 106 connected in series with the parasitic diode 105 but is connected in opposite orientation, preferably source side, the parasitic current path is blocked. In inverse current operation thus the increased gate voltage is maintained; The MOSFET is still switched on and can be kept in the on state. A more detailed description of the operation and the realization of a MOSFET suitable for inverse current is contained in the aforementioned patent application.

Durch geeignete Ansteuerung der MOSFETs 10, 11, 12 über jeweilige Ansteueranschlüsse 109, 119 bzw. 129 können die eingangs genannten Betriebszustände für Scheibenwischerbetrieb eingestellt werden. Die Anschlüsse 109, 119, 129 erfordern Signale mit Logikspannungspegeln, die von einem als Microcontroller ausgebildeten Schaltmittel 14 bereitgestellt werden. Der Microcontroller 14 wiederum erhält seine Information aufgrund von Eingabesignalen, die beispielsweise von einem Bediener über einen Wählschalter eingegeben werden. Die für die Betriebszustände jeweils erforderlichen Schaltzustände der MOSFETs 10, 11, 12 sind in nachfolgender Tabelle zusammengestellt:

Figure 00070001
By suitable control of the MOSFETs 10 . 11 . 12 via respective control terminals 109 . 119 respectively. 129 The operating conditions mentioned above for windscreen wiper operation can be set. The connections 109 . 119 . 129 require signals with logic voltage levels from a switching device designed as a microcontroller 14 to be provided. The microcontroller 14 in turn, receives its information from input signals input, for example, from an operator via a selector switch. The respective switching states of the MOSFETs required for the operating states 10 . 11 . 12 are summarized in the following table:
Figure 00070001

Das Symbol "0" bedeutet, daß der jeweilige MOSFET ausgeschaltet ist, das Symbol "1" bedeutet, daß der Schaltzustand des jeweiligen MOSFET sowohl eingeschaltet als auch ausgeschaltet sein kann. Die Kombinationen der Schaltzustände der MOSFETs 10, 11, 12 in den untersten beiden Zeilen der Tabelle, sind zu vermeiden. Dies sind die Zustände, bei denen der MOSFET 12 eingeschaltet ist, wobei gleichzeitig die MOSFETs 11, 10 beide aus- oder eingeschaltet sind. In ersterem Fall leitet die parasitäre Diode 101 des MOSFET 11, so daß unbeabsichtigter Weise der Motor läuft und – wie oben ausgeführt – eine hohe Verlustleistung verbraucht wird. In letzterem Fall wird die Wicklung 3 bei Stufe 2-Betrieb, d.h. Stromzufuhr über den Ausgangsanschluß 7, kurzgeschlossen.The symbol "0" means that the respective MOSFET is turned off, the symbol "1" means that the switching state of the respective MOSFET can be both turned on and off. The combinations of the switching states of the MOSFETs 10 . 11 . 12 in the bottom two lines of the table, are to be avoided. These are the states where the MOSFET 12 is turned on, at the same time the MOSFETs 11 . 10 both are off or on. In the former case, the parasitic diode conducts 101 of the MOSFET 11 , so that unintentionally the engine is running and - as stated above - a high power loss is consumed. In the latter case, the winding 3 in stage 2 operation, ie power supply via the output terminal 7 , shorted.

Durch die Ansteuerung des Motors mit MOSFETs über einen Microcontroller ist in Weiterbildung der Erfindung verglichen mit einer Relais-Lösung eine flexiblere und komfortablere Steuerung des Scheibenwischermotors möglich. Beispielsweise kann die Länge des aktiven Intervalls bei Intervallbetriebsweise an den Benetzungsgrad der Scheiben des Kraftfahrzeugs angepaßt werden. Hierzu ist der Microcontroller in geeigneter Weise zu programmieren, so daß während des Aktivintervalls die Signalkombination "1 1 0" (Stufe 1-Betrieb), anschließend die Signalkombination "0 1 1" (Bremsbetrieb) und anschließend während des inaktiven Intervalls die Signalfolge "0 d.c. d.c." (AUS) abgegeben wird.By is the control of the motor with MOSFETs via a microcontroller in a further development of the invention compared with a relay solution a more flexible and comfortable control of the windscreen wiper motor possible. For example, the length of the active interval at Intervallbetriebsweise to the degree of wetting adapted to the windows of the motor vehicle. This is the microcontroller be programmed in a suitable manner, so that during the active interval the Signal combination "1 1 0 "(level 1 operation), subsequently the signal combination "0 1 1 "(braking operation) and subsequently while of the inactive interval, the signal sequence "0 d.c. d.c." (OFF) is delivered.

Außerdem kann eine stufenlose Geschwindigkeitsregelung erreicht werden. Hierzu werden die MOSFETs 10, 11, 12 in Stufe 2-Betrieb taktweise angesteuert. Die Ansteuertaktfrequenz ist verglichen mit Intervallbetrieb wesentlich höher. Sie liegt beispielsweise bei 100 Hz. Der Motor wird mit der Taktfrequenz von z.B. 100 Hz mit der Signalfolge "1 0 1" (Stufe 2-Betrieb) und "0 d.c. d.c." (AUS) angesteuert. Aufgrund der hohen Schaltfrequenz kommt die integrierende Wirkung der Motorinduktivität zum Tragen, so daß der Motor zwar kontinuierlich, aber mit verringerter Leistung läuft. Die Leistung und somit die Geschwindigkeit wird über das Tastverhältnis zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand eingestellt.In addition, a stepless speed control can be achieved. For this purpose, the MOSFETs 10 . 11 . 12 activated in step 2 mode in cycles. The drive clock frequency is much higher compared to interval operation. For example, it is 100 Hz. The motor is driven with the clock frequency of eg 100 Hz with the signal sequence "1 0 1" (stage 2 mode) and "0 dcdc" (OFF). Due to the high switching frequency, the integrating effect of the motor inductance comes into play so that the motor runs continuously but with reduced power. The power and thus the speed is set via the duty cycle between on and off state.

Vorteilhafterweise ist auch eine Überlasterkennung realisierbar. Hierzu wird eine in MOSFETs ohnehin standardmäßig vorgesehene Messung des Laststroms, d.h. des über die Drain-Source-Strecke fließenden Stroms, aktiviert. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist hierzu am MOSFET 12 ein Anschluß 127 vorgesehen, an dem ein vom Laststrom abhängiger Strom bereitgestellt wird. Dieser Strom wird über einen nach Masse geschalteten Widerstand 128 in ein Spannungssignal umgewandelt, welches im Microcontroller 14 mit einem Schwellwert verglichen wird. Wenn der Schwellwert überschritten wird, fließt ein unerwünscht hoher Strom durch den MOSFET 12, was bei spielsweise durch eine Motorüberlastung aufgrund von auf der Scheibe festgefrorenen und den Motor blockierenden Scheibenwischerblättern hervorgerufen werden kann. Der Microcontroller 14 schaltet dann die Ansteuerung ab ("0 d.c. d.c."). Prinzipiell kann die Stromabfrage bei jedem der MOSFETs erfolgen, zweckmäßigerweise jedoch nur wie in 1 dargestellt am MOSFET 12.Advantageously, an overload detection can be realized. For this purpose, in MOSFETs anyway provided by default measurement of the load current, ie the current flowing through the drain-source path current is activated. In the embodiment of 1 is this on the MOSFET 12 a connection 127 provided at which a current dependent on the load current is provided. This current is through a grounded resistor 128 converted into a voltage signal, which in the microcontroller 14 is compared with a threshold. When the threshold is exceeded, an undesirably high current flows through the MOSFET 12 What can be caused in example by an engine overload due to frozen on the disc and the engine blocking windscreen wiper blades. The microcontroller 14 then switches off the control ("0 dcdc"). In principle, the current query can be made with each of the MOSFETs, but expediently only as in 1 shown on the MOSFET 12 ,

Verglichen mit einer Relais-Lösung kann eine Laststromüberwachung, Geschwindigkeitsregelung oder an die Beschlagung der Scheiben angepaßte Intervallzeit nur mit wesentlich höherem Aufwand oder aufgrund der Trägheit des Relais überhaupt nicht realisiert werden.Compared with a relay solution can load current monitoring, Speed control or to the fogging of the discs matched interval time only with much higher Effort or due to inertia the relay at all not realized.

Um einen Motor mit mehr als zwei Geschwindigkeiten zu betreiben, ist erforderlich, daß die Motorwicklung weitere Abgriffe vorsieht, die über jeweils einen dem MOSFET 10 entsprechenden inversstromtauglichen MOSFET, der in einer dem MOSFET 10 entsprechenden Orientierung geschaltet ist, mit dem Knoten 13 verbunden sind.To operate a motor with more than two speeds, it is necessary that the motor winding provides further taps, which in each case one the MOSFET 10 corresponding inverse current MOSFET, which in a MOSFET 10 corresponding orientation is connected to the node 13 are connected.

Claims (10)

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer ersten induktiven Last (2) und einer zweiten induktiven Last (3), umfassend einen ersten Anschluß (6) für ein erstes Versorgungspotential (Masse) und einen zweiten Anschluss (8) für ein zweites Versorgungspotential (VB), und einen ersten Ausgangsanschluß (5) für die zweite induktive Last (3) und einen zweiten Ausgangsanschluß (7) für die erste induktive Last (2), wobei die erste induktive Last (2) und die zweite induktive Last (3) in Reihe zu schalten sind, die erste induktive Last (2) mit dem ersten Anschluß (6) des Versorgungspotentials (Masse) und die zweite induktive Last (3) mit dem zweiten Anschluß (8) für das zweite Versorgungspotential (VB) zu verbinden sind, umfassend ein erstes Halbleiterschaltelement (10) mit einem zwischen den ersten Ausgangsanschluß (5) und einen Knotenpunkt (13) geschalteten Drain-Source-Pfad, ein zweites Halbleiterschaltelement (11) mit einem zwischen den zweiten Ausgangsanschluß (7) und den Knotenpunkt (13) geschalteten Drain-Source-Pfad, wobei das erste Halbleiterschaltelement (10) und das zweite Halbleiterschaltelement (11) mit einem unterschiedlichen Ende ihrer Drain-Source-Pfade an den Knotenpunkt (13) angeschlossen sind, und ein drittes Halbleiterschaltelement (12) mit einem zwischen den zweiten Anschluß (8) für das zweite Versorgungspotential (VB) und den Knotenpunkt (13) geschalteten Drain-Source-Pfad, der die gleiche Orientierung besitzt, wie der Drain-Source-Pfad des zweiten Halbleiterschaltelementes (11).Circuit arrangement for controlling a first inductive load ( 2 ) and a second inductive load ( 3 ), comprising a first port ( 6 ) for a first supply potential (ground) and a second connection ( 8th ) for a second supply potential (VB), and a first output terminal (VB) 5 ) for the second inductive load ( 3 ) and a second output terminal ( 7 ) for the first inductive load ( 2 ), the first inductive load ( 2 ) and the second inductive load ( 3 ) are to be connected in series, the first inductive load ( 2 ) with the first connection ( 6 ) of the supply potential (ground) and the second inductive load ( 3 ) with the second connection ( 8th ) for the second supply potential (VB), comprising a first semiconductor switching element ( 10 ) with a between the first output terminal ( 5 ) and a node ( 13 ) connected drain-source path, a second semiconductor switching element ( 11 ) with a between the second output terminal ( 7 ) and the node ( 13 ) connected drain-source path, wherein the first semiconductor switching element ( 10 ) and the second semiconductor switching element ( 11 ) with a different end of its drain-source paths to the node ( 13 ), and a third semiconductor switching element ( 12 ) with one between the second connection ( 8th ) for the second supply potential (VB) and the node ( 13 ) connected drain-source path having the same orientation as the drain-source path of the second semiconductor switching element ( 11 ). Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sourceanschluß des ersten Halbleiterschaltelements (10) an den Knotenpunkt (13) und der Drainanschluß des ersten Halbleiterschaltelements (10) an den ersten Ausgangsanschluß (5) angeschlossen ist, und daß der Drainanschluß des zweiten Halbleiterschaltelements (11) an den Knotenpunkt (13) und der Sourceanschluß des zweiten Halbleiterschaltelements (11) an den zweiten Ausgangsanschluß (7) angeschlossen ist.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the source terminal of the first semiconductor switching element ( 10 ) to the node ( 13 ) and the drain of the first semiconductor switching element ( 10 ) to the first output terminal ( 5 ) is connected, and that the drain terminal of the second semiconductor switching element ( 11 ) to the node ( 13 ) and the source of the second semiconductor switching element ( 11 ) to the second output terminal ( 7 ) connected. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltelemente (10, 11, 12) jeweils n-Kanal-MOSFETs, bei denen der Sourceanschluß jeweils mit dem den Kanal enthaltenden Dotierungsgebiet verbunden ist, die jeweils eine parasitäre Diode (101) aufweisen, deren Anode mit dem Sourceanschluß und deren Katode mit dem Drainanschluß verbunden ist, und deren Gateanschluß jeweils über eine Ladungspumpe (104) zur Erzeugung einer über dem Versorgungspotential (VB) liegenden Steuerspannung ansteuerbar ist, sind und daß das erste Halbleiterschaltelement (10) derart ausgebildet ist, daß es leitend schaltbar ist, wenn das Sourcepotential positiver als das Drainpotential ist.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the semiconductor switching elements ( 10 . 11 . 12 each n-channel MOSFETs, in which the source terminal is respectively connected to the doping region containing the channel, each having a parasitic diode ( 101 ) whose anode is connected to the source terminal and whose cathode is connected to the drain terminal, and whose gate terminal in each case via a charge pump ( 104 ) is controllable for generating a control voltage lying above the supply potential (VB), and that the first semiconductor switching element ( 10 ) is designed such that it is conductively switchable when the source potential is more positive than the drain potential. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halbleiterschaltelement (10) derart ausgebildet ist, daß es bei einem Stromfluß von Source nach Drain leitend schaltbar ist.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the first semiconductor switching element ( 10 ) is designed such that it is conductively switchable at a current flow from source to drain. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungsmittel (14) vorgesehen sind, durch die der Drain-Source-Strom an mindestens einem der Halbleiterschaltelemente (10, 11, 12), meßbar und mit einem Schwellwert vergleichbar ist, so daß in Abhängigkeit vom Vergleich dieses Halbleiterschaltelement gesperrt wird.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that circuit means ( 14 ) are provided, by which the drain-source current to at least one of the semiconductor switching elements ( 10 . 11 . 12 ), measurable and comparable to a threshold value, so that, depending on the comparison, this semiconductor switching element is blocked. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schaltungsmittel (14) der Drain-Source-Strom am dritten Halbleiterschaltelement (12) meßbar und mit einem Schwellwert vergleichbar ist, so daß in Abhängigkeit vom Vergleich dieses Halbleiterschaltelement gesperrt wird.Circuit arrangement according to Claim 5, characterized in that the circuit means ( 14 ) the drain-source current at the third semiconductor switching element ( 12 ) is measurable and comparable with a threshold, so that is locked in dependence on the comparison of this semiconductor switching element. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel (14) zur Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente (10, 11, 12), durch die das zweite Halbleiterschaltelement (11) taktweise ansteuerbar ist, wobei das Tastverhältnis der taktweisen Ansteuerung in Abhängigkeit von einem Eingabebefehl an die Schaltungsmittel (14) veränderbar ist.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized by circuit means ( 14 ) for driving the semiconductor switching elements ( 10 . 11 . 12 ), by which the second semiconductor switching element ( 11 ) can be actuated in cycles, wherein the duty cycle of the cyclical activation in response to an input command to the circuit means ( 14 ) is changeable. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Schaltungsmittel (14) zur Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente (10, 11, 12) in Abhängigkeit von einem Eingabebefehl an die Schaltungsmittel (14), durch die die Schaltzustandskombination derart, daß das dritte Halbleiterschaltelement (12) eingeschaltet ist und die ersten und zweiten Halbleiterschaltelemente (10, 11) jeweils beide zugleich eingeschaltet oder ausgeschaltet sind, vermieden wird.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized by circuit means ( 14 ) for driving the semiconductor switching elements ( 10 . 11 . 12 ) in response to an input command to the circuit means ( 14 ), by which the switching state combination such that the third semiconductor switching element ( 12 ) is turned on and the first and second semiconductor switching elements ( 10 . 11 ) Both are both switched on or off at the same time, is avoided. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite induktive Last (2, 3) durch die Wicklung eines Elektromotors (1) gebildet werden.Circuit arrangement according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the first and the second inductive load ( 2 . 3 ) through the winding of an electric motor ( 1 ) are formed. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Betrieb einer Scheibenwischeranordnung mit mehrstufig einstellbarer Wischergeschwindigkeit.Use of a circuit arrangement according to a the claims 1 to 9 for operating a multi-stage windshield wiper assembly adjustable wiper speed.
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