[发明专利]控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行负载的控制电路，并且尤其涉及一种用于运行例如电动机的感性负载的控制电路。

背景技术

在用于运行电负载的、并且尤其是用于运行具有感性用电器例如电动机的电负载的已知的控制电路中，功率输送通常与脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）相结合地使用，其中大多数情况下使用高于可听范围（例如大约20kHz）的开关频率，以用于产生适宜的脉宽调制信号（PWM信号）。通过PWM信号的相应的矩形脉冲（矩形电压：具有至少近似于矩形的时间分布曲线的电压）的陡峭的边缘产生谐波，辐射所述谐波并且能够在其他设备中导致干扰。由于这类辐射特别是能够在功能方面损害无线电广播接收设备和电视接收设备或者也损害数据处理装置。在具有干扰的辐射的问题的多个技术应用中，尝试通过屏蔽来减少干扰的辐射或者尽可能防止干扰的形成。从已知的傅立叶级数研究中可见：信号边缘越陡峭，就形成越多的高频的分量（具有更高的频率的信号分量）。

电流和电压的矩形时间分布曲线通常出现在控制电路的输出区域（在输出端上）处，其中通过到负载的，并且尤其到电动机的线路产生天线效应，以至于发射出干扰的电场。

除了用于限制干扰的改进的屏蔽之外，在所属的电子电路中使用滤波器，所述滤波器滤除或者至少部分地衰减干扰信号。在这种情况下，能够考虑在不同的频率范围内的辐射。

从文献US 5 721 475中例如已知一种用于功率输送和结合脉宽调制来激励伺服马达的控制装置，其中伺服马达三相地构成。控制装置将相应的激励信号通过分离的PWM装置输送给每个相，其中，在到伺服马达的相绕组的输入线路的每个中，设置有呈低通滤波器的形式的滤波装置。

文献US 4 243 921 A和EP 0 096 162 A1中公开了电路布置，其中，低通滤波器在激励电路的输出区域中设置在待运行的电动机的上游。在这种情况下，滤波器能够用于去除基于高频的信号的噪声。类似的扩展方案能够从文献US 7 138 782 B2中得出，其中在用于电动机的激励装置中直接在马达装置的上游设有呈RC滤波器形式的滤波装置。马达激励借助于PWM信号来实现。在这种情况下，通常使用滤波装置，以便避免在UKW无线电广播接收范围（大约30至300MHz）内的干扰信号或者发射的干扰频率。

详细地，在脉宽调制中，也就是说通过使用以控制的方式进行时钟脉冲的变换器将例如电流的技术参数在两个数值之间切换，其中，对关于所述两个电流值（接通时间和切断时间）的占空比进行控制（调制）。实际上，在使用脉宽调制（PWM）时从谐波中产生上述干扰信号，其中，这除了形成噪声之外，在相关的设备或者用电器中还能够导致高次谐波的辐射，并且因此能够导致对相邻的其他设备的干扰（电磁兼容性，EMV）。在这种情况下，在UKW区域中多次地出现损害无线电广播接收的干扰。还能够出现对长波LW和中波MW的干扰。

用于去除或者衰减在信号中的更高的频率分量的已知的滤波装置通常包含在电感器中的铁氧体磁芯，所述电感器在相关的频率范围内起阻抗性的作用，并且因此对不期望的信号分量进行良好的衰减。

通过对相应信号的开关边缘（Schaltflanken）进行电子控制并且从而以预设的方式构造相应信号的开关边缘而产生使相应的干扰辐射最小化的可能性，以至于能够形成不太高的干扰频率。然而，在高的电流下在功率器件中的附加地通过更长的开关时间决定的损耗功率对此造成阻碍，所述损耗功率降低经济性并且能够在冷却参与的器件时导致问题。因此，对于控制电路的和所属电动机的安全的运行无意义也不经济的是，缓慢地构成激励信号的开关边缘，使得这些措施在更小的干扰的意义上影响长波范围。另一可能性在于，使用直流电压-直流电压变换器（DC-DC变换器）。然而，这意味着，电气器件和电子器件的显著的耗费和部分显著的损耗功率，其中还提高了费用。

在本文中，图5示出控制电路S的示意的电路布置，其中将电功率输送给负载L。负载L能够是任意的电负载。优选的是，所述负载是感性负载并且在此能够是电动机。借助电感器L2和有效电阻R3，作为等效电路图示出呈电动机M形式的负载L。电压源或者功率源V2提供用于运行控制电路和电动机M所需要的功率。设有开关装置S1以用于对电功率进行控制，所述开关装置构成为用于提供时钟脉冲的功率。在图5中示出的控制装置中，开关装置设置为机械开关装置S1。开关装置S1例如能够构成为开关晶体管。将相应的时钟脉冲信号输送给开关装置S1，以至于形成时钟脉冲的输出信号，也就是说，形成呈PWM信号形式的、用于电动机M的时钟脉冲的输送功率。