DE19502016C1

DE19502016C1 - Over-current protection for DC motor pulse width modulation regulator

Info

Publication number: DE19502016C1
Application number: DE1995102016
Authority: DE
Inventors: Carsten Dipl Ing Heldberg
Original assignee: HENSCHEL KUNSTSTOFFTECHN GmbH
Current assignee: ITW Henschel GmbH
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2015-01-25

Abstract

The over-current protection is supplied with a control voltage by using the internal resistance of the power MOSFET (11) connected in series with the DC motor (17) as the measuring resistance for over-current detection, with the power MOSFET blocked when an over-current is indicated. An auxiliary transistor (15) is coupled at its base to the control electrode of the power MOSFET, its collector/emitter path connected between the output of the power MOSFET and the control electrode of thyristor (14) via a pair of series resistors (20, 21) with the junction between the latter earthed via a capacitor (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromabsicherung in einem PWM-Steller für Gleich strommotoren in der elektrischen Anlage von Kraftfahrzeugen, insbesondere für Lüfter motoren, unter Verwendung eines Leistungs-MOS-FET, der im Schaltbetrieb arbeitet und dessen Innenwiderstand als Meßwiderstand zur Überstrommessung und zur Erzeugung der Steuerspannung für die Überstromabsicherung genutzt wird.The invention relates to overcurrent protection in a PWM actuator for DC Current motors in the electrical system of motor vehicles, in particular for fans motors, using a power MOS-FET that works in switching mode and whose internal resistance as a measuring resistor for overcurrent measurement and for generating the Control voltage is used for overcurrent protection.

Bei PWM-Stellern der genannten Gattung kommt der Stromüberwachung des Leistungs transistors eine besondere Bedeutung zu, da es bei zu großen Ausgangsströmen zu Schäden am angeschlossenen Kabelbaum kommen kann. Es ist bereits bekannt, in der Leistungsendstufe des PWM-Stellers zur Erkennung des durch den MOS-FET fließenden Stromes, einen Meß widerstand in den Source-Zweig zu schalten. Der durch den MOS-FET fließende Strom ruft dann eine Spannung in diesem Meßwiderstand hervor, die zur Überstrom-Überwachung herangezogen wird. Dieser Meßwiderstand muß jedoch eine Baugröße besitzen, die es er möglicht, die auftretende Verlustleistung abzuführen.In the case of PWM actuators of the type mentioned, the current monitoring of the power comes transistor is of particular importance, because if the output currents are too high, it will damage the connected wiring harness can come. It is already known in the final power stage of the PWM actuator to detect the current flowing through the MOS-FET, a measurement resistance to switch to the source branch. The current flowing through the MOS-FET is calling then a voltage appears in this measuring resistor, which is used for overcurrent monitoring is used. However, this measuring resistor must have a size that it possible to dissipate the power loss that occurs.

Durch die DE 31 32 257 C2 ist auch bereits eine Überstromabsicherung in einem PWM- Steller für Gleichstrommotore bekannt geworden, bei der der Innenwiderstand eines Leistungs-MOS-FET als Meßwiderstand zur Überstrommessung und zur Erzeugung der Steuerspannung genutzt wird. Hier ist es jedoch nachteilig, daß die Überstromabschaltung in jeder Ansteuerperiode neu ausgelöst wird, woraus sich eine hohe Verlustleistung ergibt.DE 31 32 257 C2 already provides overcurrent protection in a PWM Steller for DC motors have become known in which the internal resistance of a Power MOS-FET as measuring resistor for overcurrent measurement and for generating the Control voltage is used. However, it is disadvantageous here that the overcurrent shutdown in every triggering period is triggered again, which results in a high power loss.

Aus der DE 30 01 632 C2 ist gleichfalls bereits eine Überstromabsicherung bekannt ge worden, die im Überstromfall den Leistungstransistor abschaltet. Es wird hier jedoch ein herkömmlicher Transistor verwendet, so daß auch hier eine relativ hohe Verlustleistung unvermeidbar ist.From DE 30 01 632 C2 an overcurrent protection is also already known that switches off the power transistor in the event of an overcurrent. However, it becomes a here conventional transistor used, so that here too a relatively high power loss is inevitable.

In der DE 32 43 467 C2 ist eine Überstromabsicherung beschrieben, bei der der Leistungstransistor auf der Versorgungsseite angeordnet ist. Hier wird zwar bereits ein MOS-FET eingesetzt, die Schaltung ist jedoch sehr aufwendig.DE 32 43 467 C2 describes an overcurrent protection in which the Power transistor is arranged on the supply side. Here is already a MOS-FET used, but the circuit is very complex.

Auch durch die DE 36 29 185 A1 ist bereits eine Überstromabsicherung bekannt geworden, die im Überstromfall den Leistungstransistor abschaltet. Hier wird jedoch ein separater Widerstand verwendet, in dem eine hohe Verlustleistung entsteht.Overcurrent protection has also become known from DE 36 29 185 A1, which switches off the power transistor in the event of an overcurrent. However, here is a separate one Resistance used, in which a high power loss arises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln sicherzustellen, daß eine einmal ausgelöste Überstromabschaltung solange wirksam bleibt, bis die Versorgungs spannung der Steuerschaltung abschaltet.The invention has for its object to ensure with simple means that a Once an overcurrent cut-off has been triggered, it remains active until the supply voltage of the control circuit switches off.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß ein Leistungs-MOS-FET eingesetzt wird, der im Schaltbetrieb arbeitet und dessen Innenwiderstand als Meßwiderstand zur Überstrommessung und zur Erzeugung der Steuerspannung für die Überstromabsicherung genutzt wird, wobei mittels eines Sollwertgebers die Pulsweite eines am MOS-FET anliegenden Steuersignals vorgegeben wird und die Signalabführung eines zusätzlichen Transistors über zwei in Reihe geschaltete Widerstände an die Steuerelektrode eines Thyristors geführt ist und in der Signalabführung des zusätzlichen Transistors zwischen den Widerständen ein als Kondensator ausgebildeter Energiespeicher angeordnet ist, wird erreicht, daß die Überstromabsicherung dauernd ausgelöst bleibt, d. h. daß auch während der Zeit, während der das am MOS-FET anliegende Steuersignal auf Null zurückgeht, ein Strom von der Größe des Haltestromes durch den Thyristor fließen kann. Bei gesperrtem MOS-FET ist auch der zusätzliche Transistor ge sperrt, d. h. an dessen Signalabführung liegt keine Steuerspannung an.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. Thereby, that a power MOS-FET is used, which works in switching mode and its Internal resistance as measuring resistor for overcurrent measurement and for generating the Control voltage is used for overcurrent protection, whereby by means of a Setpoint generator the pulse width of a control signal applied to the MOS-FET is specified and the signal discharge of an additional transistor via two series connected Resistors are routed to the control electrode of a thyristor and in the signal discharge of the additional transistor between the resistors is a capacitor Energy storage is arranged, it is achieved that the overcurrent protection is permanent remains triggered, d. H. that even during the time that the applied to the MOS-FET Control signal goes back to zero, a current the size of the holding current through the Thyristor can flow. When the MOS-FET is blocked, the additional transistor is also ge blocks, d. H. there is no control voltage at its signal discharge.

Gemäß einer vereinfachten Ausführungsform ist die Signalabführung des zusätzlichen Transistors über einen Widerstand an die Steuerelektrode eines Thyristors geführt. Über diesen Thyristor wird dann beim Vorliegen eines Überstromes das Steuersignal des MOS-FET und des zusätzlichen Transistors abgeschaltet. Der vom Steuersignal gesteuerte MOS-FET schaltet dabei so lange durch, bis die Spannung ca. 0,8 V erreicht hat. Dann zündet der Thyristor und zieht das Steuersignal auf die gemeinsame Masse der Schaltung, was zur Abschaltung des MOS-FET und des Transistors führt. Der Thyristor bleibt dabei jedoch je weils nur solange leitend, bis sein Haltestrom unterschritten wird, was genau dann eintritt, wenn das als Rechteckspannung ausgebildete Steuersignal auf Null geht. Da andererseits bei gesperrtem Transistor keine Steuerspannung am Thyristor anliegt, kann über die Steuerelektrode des Thyristors kein Haltestrom fließen. Diese Schaltung führt dazu, daß der Ausgangsstrom während jeder Steuerperiode bis zum Abschaltstrom ansteigt und dann für den Rest der Periode auf 0 A absinkt. Ein derartiges Verfahren stellt durchaus bereits eine vorteilhafte und praktizierbare Lösung dar, führt jedoch zu einer verhältnismäßig großen thermischen Belastung des MOS-FET.According to a simplified embodiment, the signal discharge is additional Transistor led through a resistor to the control electrode of a thyristor. about this thyristor then becomes the control signal of the MOS-FET in the presence of an overcurrent and the additional transistor turned off. The MOS-FET controlled by the control signal switches through until the voltage has reached approx. 0.8 V. Then the ignites Thyristor and pulls the control signal to the common ground of the circuit, resulting in Shutdown of the MOS-FET and the transistor leads. However, the thyristor remains because it only conducts until its holding current falls below what occurs exactly when the control signal designed as a square wave voltage goes to zero. On the other hand, at blocked transistor no control voltage is present at the thyristor, can Control electrode of the thyristor no holding current flow. This circuit causes the Output current increases during each control period until the shutdown current and then for the rest of the period drops to 0 A. Such a procedure is already one advantageous and practicable solution, but leads to a relatively large thermal load of the MOS-FET.

Um zu erreichen, daß die Überstromabsicherung solange aktiv bleibt, bis sie wieder zu rückgesetzt wird, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Signalabführung des zusätzlichen Transistors ein als Kondensator ausgebildeter Ener giespeicher angeordnet, derart, daß die Überstromabsicherung ausgelöst bleibt, d. h. daß auch während der Zeit, während der das steuernde Signal auf Null zurückgeht, ein Strom von der Größe des Haltestromes durch den Thyristor fließen kann.In order to ensure that the overcurrent protection remains active until it closes again is reset according to a preferred embodiment of the invention in the Signal discharge of the additional transistor an Ener designed as a capacitor giespeicher arranged such that the overcurrent protection remains triggered, d. H. that even during the time that the controlling signal goes to zero, a current of the size of the holding current can flow through the thyristor.

Die Schaltung zur Überstromabsicherung ist so ausgebildet, daß ein Transistor und ein MOS-FET angeordnet sind, deren Signalzuführungsleitungen an einen Motor geführt sind, daß die Signalabführung des Transistors über zwei in Reihe geschaltete Widerstände an die Steuerelektrode eines Thyristors geführt ist, daß der Thyristor mit seiner Anode an der dem MOS-FET und dem zusätzlichen Transistor gemeinsamen Ansteuerung liegt, daß die gemein same Ansteuerung des MOS-FET und des zusätzlichen Transistors über einen Reihen widerstand mit der Signalquelle des Steuersignals verbunden ist, daß die Kathode des Thyristors auf einer gemeinsamen Masse der Schaltung liegt und daß zwischen den beiden in Reihe geschalteten Widerständen eine an einen Kondensator führende Leitung von einem gemeinsamen Punkt abzweigt, dessen zweite Seite an die gemeinsame Masse gelegt ist. Der Kondensator wirkt dabei als Energiespeicher, so daß erreicht wird, daß die Über stromabsicherung auch dann ausgelöst bleibt, wenn das steuernde Signal auf Null zu rückgeht, da stets ein Strom von der Größe des Haltestromes durch den Thyristor fließt.The circuit for overcurrent protection is designed so that a transistor and a MOS-FET are arranged, the signal supply lines are led to a motor that the signal discharge of the transistor via two resistors connected in series to the Control electrode of a thyristor is guided that the thyristor with its anode on the MOS-FET and the additional transistor common control is that the common same control of the MOS-FET and the additional transistor via a series resistance is connected to the signal source of the control signal that the cathode of the Thyristor is on a common ground of the circuit and that between the two in Series connected resistors a lead from a capacitor branches off common point, the second side of which is connected to the common ground. Of the The capacitor acts as an energy store, so that it is achieved that the over current protection remains triggered even when the controlling signal goes to zero decreases because a current of the size of the holding current always flows through the thyristor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol genden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in fol described in more detail. Show it:

Fig. 1, ein Blockschaltbild eines PWM-Stellers, Fig. 1, a block diagram of a PWM regulating unit,

Fig. 2, ein Schaltbild der Leistungsstufe des PWM-Stellers, Fig. 2, a circuit diagram of the power stage of the PWM regulating unit,

Fig. 3, ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Leistungsstufe des PWM- Stellers, Fig. 3, a circuit diagram of another embodiment of the power stage of the PWM actuator,

Fig. 4, eine Darstellung eines realen Ansteuersignals. Fig. 4, a representation of a real control signal.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 eine Eingangsschutzschaltung bezeichnet, hinter der ein in einer Brückenschaltung 2 betriebener Temperaturfühler 3 angeordnet ist. Der Temperaturfühler 3 ist in dem zu überwachenden, nicht dargestellten Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Der Temperaturfühler 3 ist im übrigen in der Brückenschaltung 2 angeordnet, um Einflüsse der Versorgungsspannung auszuschalten.In FIG. 1 of the drawing, 1 denotes an input protection circuit, behind which a temperature sensor 3 operated in a bridge circuit 2 is arranged. The temperature sensor 3 is arranged in the cooling system, not shown, of an internal combustion engine of a motor vehicle. The temperature sensor 3 is otherwise arranged in the bridge circuit 2 to switch off influences of the supply voltage.

Das Signal des Temperaturfühlers 3 ist über eine Leitung 4 an einen Schaltverstärker 5 geführt, der ab einer einstellbaren Temperaturgrenze eine Versorgungsspannung für die restliche Schaltung zuschaltet. Es ist somit möglich, die Stromaufnahme im Ruhebetrieb auf einen sehr kleinen Wert abzusenken, der noch unterhalb der geforderten minimalen Ruhe stromaufnahme von ca. 1 mA liegt.The signal of the temperature sensor 3 is fed via a line 4 to a switching amplifier 5 , which switches on a supply voltage for the rest of the circuit from an adjustable temperature limit. It is thus possible to reduce the current consumption in idle mode to a very small value, which is still below the required minimum idle current consumption of approx. 1 mA.

Im aktiven Betrieb wird das Signal des Temperaturfühlers 3 über einen Verstärker 6 ge führt, mit dem die gewünschte Stellkennlinie beeinflußt werden kann. Dieses Signal wird dann auf einen Komparator 7 geführt, wo es mit dem Signal eines freilaufenden Dreieck- Generators 8 verglichen wird. Überschreitet dessen Dreieck-Signal mit seiner steigenden Flanke den Wert des vom Temperaturfühler 3 vorgegebenen Signals, so gibt der Komparator 7 über seinen Ausgang 9 ein Ausgangssignal ab. Unterschreitet das Dreieck-Signal mit seiner fallenden Flanke dann wieder das vom Temperaturfühler 3 vorgegebene Signal, so wird das Ausgangssignal am Ausgang 9 des Komparators 7 von diesem abgeschaltet. Es ent steht so ein Steuersignal, dessen Gesamtperiode konstant ist, dessen Einschaltzeit aber mit der Höhe des vom Temperaturfühler 3 vorgegebenen Signals verändert wird. Dieses Steu ersignal wird zur Ansteuerung eines in einer Leistungsstufe 10 angeordneten MOS-FET 11 mit einem inneren Widerstand Rds herangezogen.In active operation, the signal from the temperature sensor 3 is passed via an amplifier 6 , with which the desired characteristic curve can be influenced. This signal is then fed to a comparator 7 , where it is compared with the signal of a free-running triangle generator 8 . If the rising edge of its triangle signal exceeds the value of the signal specified by the temperature sensor 3 , the comparator 7 outputs an output signal via its output 9 . If the falling edge of the triangle signal falls below the signal specified by the temperature sensor 3 , the output signal at the output 9 of the comparator 7 is switched off by the latter. The result is a control signal whose total period is constant, but whose switch-on time is changed with the level of the signal specified by the temperature sensor 3 . This control signal is used to control a MOS-FET 11 arranged in a power stage 10 with an internal resistance Rds.

Aus dem in der Fig. 2 dargestellten Prinzipschaltbild der Leistungsstufe 10 des PWM- Stellers ist ersichtlich, daß das Steuersignal des in der Fig. 1 dargestellten Komparators 7 über eine Leitung 12 an die Leistungsstufe 10 geführt wird. In der Leitung 12 ist ein Reihenwiderstand 13 angeordnet, der sicherstellt, daß ein durch einen nachgeschalteten Thyristor 14 fließender Strom in seiner Höhe begrenzt wird. Im übrigen liegt das Steuer signal der Leitung 12 sowohl an der Ansteuerung des MOS-FET 11 als auch an der An steuerung eines zusätzlichen Transistors 15 an. Das Steuersignal der Leitung 12 liegt außerdem an der Anode des Thyristors 14 an.It can be seen from the basic circuit diagram of the power stage 10 of the PWM actuator shown in FIG. 2 that the control signal of the comparator 7 shown in FIG. 1 is led to the power stage 10 via a line 12 . A series resistor 13 is arranged in line 12 , which ensures that a current flowing through a downstream thyristor 14 is limited in height. Otherwise, the control signal of the line 12 is connected to both the control of the MOS-FET 11 and the control of an additional transistor 15 . The control signal of line 12 is also present at the anode of thyristor 14 .

Der zusätzliche Transistor 15 ist mit seiner Signalzuführung, d. h. mit seinem Kollektor, über eine Signalzuführungsleitung 16 mit der Signalzuführungsleitung 17 des MOS-FET 11 verbunden. Die Signalzuführungsleitung 17 ist im übrigen an einen Lüftermotor 18 geführt. Eine Signalabführungsleitung 19 des zusätzlichen Transistors 15 ist über einen Widerstand 20 an die Steuerelektrode des Thyristors 14 geführt. Die Kathode des Thyristors 14 liegt auf einer gemeinsamen Masse der Schaltung.The additional transistor 15 is connected with its signal feed, ie with its collector, via a signal feed line 16 to the signal feed line 17 of the MOS-FET 11 . The signal supply line 17 is guided to a fan motor 18 . A signal discharge line 19 of the additional transistor 15 is led via a resistor 20 to the control electrode of the thyristor 14 . The cathode of thyristor 14 is on a common ground of the circuit.

Gemäß dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Signalabführungsleitung 19 des zusätzlichen Transistors 15 über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 20 und 21 an die Steuerelektrode des Thyristors 14 geführt. Die Kathode des Thyristors 14 liegt auf einer gemeinsamen Masse der Schaltung. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Widerständen 20 und 21 zweigt an einen gemeinsamen Punkt eine an einen Kondensator 22 führende Leitung 23 ab. Der Kondensator 22 liegt mit seiner zweiten Seite an der gemein samen Masse der Schaltung an.According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the signal discharge line 19 of the additional transistor 15 is led to the control electrode of the thyristor 14 via two resistors 20 and 21 connected in series. The cathode of thyristor 14 is on a common ground of the circuit. A line 23 leading to a capacitor 22 branches off at a common point between the two resistors 20 and 21 connected in series. The capacitor 22 is applied to the common ground of the circuit with its second side.

In der erfindungsgemäßen Überstromabsicherung wird zur Abschaltung des vom Komparator 7 ausgehenden, an der Leitung 12 anliegenden Steuersignals der Thyristor 14 eingesetzt. Der vom Steuersignal gesteuerte MOS-FET 11 schaltet grundsätzlich so lange durch, bis gemäß Fig. 2 die Spannung Uds, bzw. gemäß Fig. 3 die Spannung Um einen Wert von ca. 0,8 V erreicht hat. Dann zündet der Thyristor 14 und zieht das Steuersignal auf die gemeinsame Masse der Schaltung, was zur Abschaltung des MOS-FET 11 führt. Der durch den Thyristor 14 fließende Strom wird dabei durch den Reihenwiderstand 13 in seiner Höhe begrenzt. Im übrigen erfolgt die Messung eines möglicherweise auftretenden Überstromes erfindungsge mäß stets über den inneren Widerstand Rds des MOS-FET 11. Der innere Widerstand eines Leistungs-MOS-FET 11, der hier erforderlichen Leistungsklasse liegt in der Größenordnung von R = 0,04 Ω. Solange der MOS-FET 11 angesteuert ist, fließt über ihn ein Laststrom i, der am inneren Widerstand Rds des MOS-FET 11 einen Spannungsabfall von Um = i × R = 20 A × 0,04 Ω = 0,8 V hervorruft. Diese Spannung wird erfindungsgemäß zur Überstrom absicherung herangezogen.In the overcurrent protection according to the invention, the thyristor 14 is used to switch off the control signal coming from the comparator 7 and applied to the line 12 . The MOS-FET 11 controlled by the control signal basically switches through until the voltage Uds according to FIG. 2 or the voltage Um according to FIG. 3 has reached a value of approximately 0.8 V. Then the thyristor 14 ignites and pulls the control signal to the common ground of the circuit, which leads to the shutdown of the MOS-FET 11 . The amount of current flowing through thyristor 14 is limited by series resistor 13 . In addition, the measurement of a possible overcurrent occurs according to the invention always via the internal resistance Rds of the MOS-FET 11 . The internal resistance of a power MOS FET 11 , the power class required here is in the order of R = 0.04 Ω. As long as the MOS-FET 11 is driven, a load current i flows through it, which causes a voltage drop of Um = i × R = 20 A × 0.04 Ω = 0.8 V across the internal resistor Rds of the MOS-FET 11 . This voltage is used according to the invention for overcurrent protection.

Um während der Zeit, in der der MOS-FET 11 sperrt, ein Ansprechen der Überstromab schaltung zu verhindern, ist der zusätzliche Transistor 15 angeordnet. Der MOS-FET 11 schaltet nur so lange durch, bis die Spannung ca. 0,8 V erreicht hat. Bei dieser Spannung erfolgt die Zündung des Thyristors 14. Der Thyristor 14 zieht das Steuersignal, d. h. die Steuerspannung auf Masse, was zur Abschaltung des MOS-FET 11 und des zusätzlichen Transistors 15 führt. Gemäß der in der Fig. 2 dargestellten vereinfachten Aus führungsform der Erfindung ist die Signalabführung des zusätzlichen Transistors 15 über den Widerstand 20 an die Steuerelektrode eines Thyristors 14 geführt. Über diesen Thyristor 14 wird dann beim Vorliegen eines Überstromes das Steuersignal des MOS-FET 11 und des zusätzlichen Transistors 15 abgeschaltet. Der vom Steuersignal gesteuerte MOS-FET 11 schaltet dabei so lange durch, bis die Spannung ca. 0,8 V erreicht hat. Dann zündet der Thyristor und zieht das Steuersignal auf die gemeinsame Masse der Schaltung, was zur Abschaltung des MOS-FET 11 und des Transistors 15 führt. Der Thyristor 14 bleibt dabei jedoch jeweils nur solange leitend, bis sein Haltestrom unterschritten wird, was genau dann eintritt, wenn das als Rechteckspannung ausgebildete Steuersignal auf Null geht. Da ande rerseits bei gesperrtem Transistor 15 keine Steuerspannung am Thyristor 14 anliegt, kann dann über die Steuerelektrode des Thyristors 14 kein Haltestrom fließen. Dieses führt dazu, daß der Ausgangsstrom während jeder Steuerperiode bis zum Abschaltstrom ansteigt und dann für den Rest der Periode auf 0 A absinkt. Ein derartiges Verfahren stellt durchaus be reits eine vorteilhafte und praktizierbare Lösung dar, führt jedoch zu einer verhältnis mäßig hohen thermischen Belastung des MOS-FET 11.In order to prevent a response of the overcurrent circuit during the time in which the MOS-FET 11 blocks, the additional transistor 15 is arranged. The MOS-FET 11 only switches through until the voltage has reached approximately 0.8 V. At this voltage, the thyristor 14 is fired . The thyristor 14 pulls the control signal, ie the control voltage to ground, which leads to the shutdown of the MOS-FET 11 and the additional transistor 15 . According to the simplified embodiment of the invention shown in FIG. 2, the signal discharge of the additional transistor 15 is conducted via the resistor 20 to the control electrode of a thyristor 14 . The control signal of the MOS-FET 11 and the additional transistor 15 is then switched off via this thyristor 14 in the event of an overcurrent. The MOS-FET 11 controlled by the control signal switches through until the voltage has reached approximately 0.8 V. Then the thyristor fires and pulls the control signal to the common ground of the circuit, which leads to the shutdown of the MOS-FET 11 and the transistor 15 . However, the thyristor 14 only remains conductive until its holding current is undershot, which occurs precisely when the control signal designed as a square wave voltage goes to zero. Since walls hand, no control voltage is applied across the thyristor 14 with open transistor 15, no holding current can then flow through the control electrode of the thyristor fourteenth As a result, the output current rises to the cut-off current during each control period and then drops to 0 A for the rest of the period. Such a method is already an advantageous and practicable solution, but leads to a relatively high thermal load on the MOS-FET 11th

Um zu erreichen, daß die Überstromabsicherung solange aktiv bleibt, bis sie wieder zu rückgesetzt wird, ist gemäß der in der Fig. 3 dargestellten Lösung in der Signalabführung des zusätzlichen Transistors 15 ein als Kondensator 22 ausgebildeter Energiespeicher an geordnet. Hier fließt während der Zeit, in der das Steuersignal Uin auf einen Wert zurück geht, der zur Aufrechterhaltung des Haltestromes für den Thyristor 14 nicht mehr aus reicht, durch den Thyristor 14 ein Steuerstrom von der Größe des Zündstromes. Dieses wird erreicht, indem der als Energiespeicher dienende Kondensator 22 während der Ansteuerzeit, d. h. während ein Steuersignal anliegt, über den Steueranschluß des gezündeten Thyristors 14 und den Widerstand 21 geladen wird.In order to ensure that the overcurrent protection remains active until it is reset, according to the solution shown in FIG. 3, an energy storage device designed as a capacitor 22 is arranged in the signal discharge of the additional transistor 15 . During the time in which the control signal Uin returns to a value which is no longer sufficient to maintain the holding current for the thyristor 14 , a control current of the size of the ignition current flows through the thyristor 14 . This is achieved in that the capacitor 22 serving as an energy store is charged via the control connection of the fired thyristor 14 and the resistor 21 during the activation time, ie while a control signal is present.

Wie aus der Fig. 4 der Zeichnung hervorgeht, ist bei dem dort dargestellten realen Aussteuersignal die Zeit, die durch den als Energiespeicher wirkenden Kondensator 22 zu überbrücken ist, sehr kurz und mit tl bezeichnet. Während der Zeit tl ist das Ansteuersignal Uin kleiner, als zur Erhaltung des Haltestromes für den Thyristor 14 notwendig. Uin ist kleiner als ca. 0,2 V. Die Spannung Uaus beträgt ca. 0,4 V und reicht aus, bei durchge schalteten Thyristor 14 einen Strom über den Widerstand 13 fließen zu lassen, der den Thyristor 14 leitend, d. h. geöffnet, hält. Die Spannung Uaus führt aber nicht zu einem Durchschalten des MOS-FET 11 und des Transistors 15. Aus der Tatsache, daß die zu überbrückende Zeit tl sehr kurz ist, ergibt sich der Vorteil, daß ein kleiner Kondensator 22 eingesetzt werden kann.As can be seen from FIG. 4 of the drawing, in the real control signal shown there, the time which is to be bridged by the capacitor 22 acting as an energy store is very short and is denoted by tl. During the time tl, the control signal Uin is smaller than is necessary to maintain the holding current for the thyristor 14 . Uin is smaller than approximately 0.2 V. The voltage Vo about 0.4 V and is sufficient to allow at Runaway switched thyristor 14 a current through the resistor 13 to flow, the conductive, ie open the thyristor 14 keeps . However, the voltage Uout does not lead to the MOS-FET 11 and the transistor 15 being turned on . From the fact that the time tl to be bridged is very short, there is the advantage that a small capacitor 22 can be used.

Geht das Steuersignal Uin auf 0 V zurück, so fließt der Steuerstrom aus dem Kondensator 22 über den Widerstand 21 in die Steuerelektrode des Thyristors 14. Sobald jedoch das Steuersignal Uin zumindest in der Höhe Uaus wieder anliegt, so wird der Thyristor 14 durch den Haltestrom i = Uein/R oder i = Uaus/R in leitendem Zustand gehalten. Eine Spannung in der Höhe von Uein schaltet den MOS-FET 11 und den Transistor 15 durch. Ein Übergang in den Sperrzustand kann im übrigen nur erfolgen, wenn die Zeit, in der ein Steuerstrom aus dem Kondensator 22 fließen kann, kürzer ist als die Zeit, in der Uin kleiner ist, als zur Erzeugung des Haltestromes für den Thyristor 14 notwendig.If the control signal Uin returns to 0 V, the control current flows from the capacitor 22 via the resistor 21 into the control electrode of the thyristor 14 . However, as soon as the control signal Uin is present again at least at the level Uaus, the thyristor 14 is kept in a conductive state by the holding current i = Uein / R or i = Uaus / R. A voltage of Uein turns on the MOS-FET 11 and the transistor 15 . A transition to the blocking state can otherwise only take place if the time in which a control current can flow from the capacitor 22 is shorter than the time in which Uin is less than is necessary to generate the holding current for the thyristor 14 .

Die Stromflußzeit des Kondensators 22 ist durch die Dimensionierung der Widerstände 20, 21 und des Kondensators 22 einstellbar. Vorteilhaft ist es, wenn die Stromflußzeit so ein gestellt wird, daß sie gleich groß einer Periode des Steuersignals Uin ist. So wird erreicht, daß eine einmal ausgelöste Überstromabschaltung solange wirksam bleibt, bis die geschaltete Versorgungsspannung der Steuerschaltung abschaltet. Nach einem erneuten Inbetriebsetzen ist die Überstromabsicherung wieder in ihrem Ausgangszustand.The current flow time of the capacitor 22 can be adjusted by dimensioning the resistors 20 , 21 and the capacitor 22 . It is advantageous if the current flow time is set so that it is equal to a period of the control signal Uin. It is thus achieved that an overcurrent shutdown triggered once remains active until the switched supply voltage of the control circuit turns off. After restarting, the overcurrent protection is in its initial state again.

Claims

Overcurrent protection in a PWM actuator for DC motors in the electrical system of motor vehicles, in particular for fan motors ( 17 ), with a series connection of a DC motor and a power MOS FET ( 11 ) that works in switching mode and its internal resistance ( 24 ) as Measuring resistor for overcurrent measurement and for generating the control voltage for overcurrent protection is used, the pulse width of a control signal applied to the MOS-FET ( 11 ) being specified by means of a setpoint generator and with a transistor ( 15 ) whose base is connected to the control electrode of the MOS-FET ( 11 ) is connected and the collector-emitter path of the output connection of the MOS-FETs ( 11 ) via two resistors ( 20 , 21 ) connected in series to the control electrode of a thyristor ( 14 ), the anode of which is connected to the control electrode of the MOS -FETs and its cathode is connected to ground, and between the resistors ( 20 , 21 ) as a cond Ensator ( 22 ) trained energy storage is arranged such that the overcurrent protection remains tripped, that is, even during the time during which the control signal applied to the MOS-FET drops to zero, a current the size of the holding current through the thyristor ( 14 ) can flow.