ITTO20110951A1 - Circuito per il comando di un elettroventilatore per autoveicoli - Google Patents

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    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
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Description

"Circuito per il comando di un elettroventilatore per autoveicoli"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un circuito di comando di un elettroventilatore per autoveicoli provvisto di un motore elettrico in corrente continua munito di spazzole.
Più specificamente l'invenzione ha per oggetto un circuito di comando del tipo comprendente
un (primo) transistore MOSFET collegato essenzialmente in serie a detto motore fra i due terminali di una sorgente di tensione in corrente continua e il cui terminale di source à ̈ collegato a tale motore;
uno stadio di pilotaggio a transistori, il cui ingresso à ̈ destinato a ricevere un segnale di comando a larghezza di impulso modulata (PWM) e la cui uscita à ̈ collegata al terminale di gate di detto transistore MOSFET, e
un condensatore di bootstrap collegato fra una sorgente di tensione in corrente continua ed il terminale di source di detto transistore MOSFET.
Nei circuiti di comando di tale tipo in cui il transistore MOSFET à ̈ in disposizione "high side", cioà ̈ ha il terminale di drain collegato al terminale positivo della sorgente di tensione in corrente continua e il terminale di source collegato al motore, l'utilizzo di un condensatore di bootstrap garantisce la sussistenza delle condizioni per assicurare, quando necessario, il passaggio in conduzione di tale transistore MOSFET, mantenendo la tensione fra i terminali di gate e source di tale transistore ad un valore di circa una decina di volt, anche quando il potenziale del terminale di source tende a salire.
Nel caso di un elettroventilatore per autoveicoli, ed in particolare un elettroventilatore per il cosiddetto "pacco radiatori", si presenta il problema che quando la sua girante viene azionata in rotazione non dall'associato motore elettrico, bensì per effetto dell'azione del "vento" che lo investe in conseguenza del moto di avanzamento dell'autoveicolo (cosiddetto effetto di †̃windmilling’), tale motore elettrico opera come generatore, ed ai suoi capi appare una tensione che tende ad ostacolare la ricarica del condensatore di bootstrap, impendendo dunque che tale condensatore esplichi la sua nota funzione sopra descritta.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ pertanto di realizzare un circuito di comando di un elettroventilatore per autoveicoli che consenta di ovviare a tale inconveniente.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un circuito di comando del tipo sopra definito, caratterizzato dal fatto che fra il condensatore di bootstrap ed il terminale di source di detto transistore MOSFET comprende un commutatore elettronico controllato provvisto di un diodo in parallelo atto a condurre corrente dal condensatore di bootstrap verso il motore, detto commutatore elettronico controllato avendo l'ingresso di controllo o gate collegato all'uscita di detto stadio di pilotaggio a transistori.
Convenientemente, detto commutatore elettronico controllato à ̈ un secondo transistore MOSFET, avente il terminale di drain collegato al terminale di source del suddetto transistore MOSFET, ed il terminale di source collegato al condensatore di bootstrap, e detto diodo à ̈ allora il diodo intrinseco di tale secondo transistore MOSFET.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali le figure 1 e 2 mostrano lo stesso circuito di comando secondo l'invenzione, con evidenziati i percorsi di carica e scarica del condensatore di bootstrap.
Nelle figure con 1 à ̈ complessivamente indicato un circuito di comando per un elettroventilatore 2 che à ̈ provvisto di un motore elettrico in corrente continua 3 del tipo con spazzole per l'azionamento di un'associata girante 4.
Il circuito di comando 1 comprende un primo transistore MOSFET Q1 collegato essenzialmente in serie al motore 3 fra i terminali positivo e negativo di una sorgente di tensione continua VB1.
Il circuito di comando 1 Ã ̈ in particolare del tipo cosiddetto "high side", e il transistore MO-SFET Q1 ha il terminale di drain collegato al polo positivo della sorgente di tensione VB1, e il terminale di source collegato alla spazzola positiva del motore 3.
Il circuito 1 comprende inoltre uno stadio di pilotaggio a transistori complessivamente indicato con 5. Tale stadio di pilotaggio presenta un ingresso I destinato a ricevere un segnale di comando a larghezza o durata di impulso modulata (PWM). L'uscita O di tale circuito di pilotaggio 5 Ã ̈ collegata al terminale di gate del transistore Q1, tramite un resistore R4.
Nella realizzazione esemplificativamente illustrata lo stadio di pilotaggio 5 comprende quattro transistori di tipo bipolare, indicati con Q3-Q6.
Il transistore Q6 Ã ̈ di tipo npn, ed ha la base collegata all'ingresso I tramite un resistore R9, l'emettitore collegato ad un conduttore di massa, e il collettore collegato al catodo di un diodo D7 tramite un resistore R5. Tale diodo D7 ha l'anodo collegato al terminale positivo di una sorgente di tensione VB2, quale ad esempio la batteria di accumulatori dell'autoveicolo.
Due condensatori C2 e C3 sono collegati fra l'anodo e, rispettivamente, il catodo del diodo D7, e un conduttore di massa.
Il transistore Q5 Ã ̈ anch'esso di tipo npn, e ha la base collegata al collettore di Q6 tramite un resistore R8, l'emettitore collegato alla massa, ed il collettore collegato alle basi dei transistori Q3 e Q4 attraverso un resistore R3. Il collettore di Q5 Ã ̈ inoltre collegato al catodo di un diodo D6 tramite un resistore R1. L'anodo di tale diodo D6 Ã ̈ collegato a quello del diodo D7.
Il transistore Q3 à ̈ anch'esso di tipo di npn, e ha il collettore collegato al catodo del diodo D6, e l'emettitore collegato a quello del transistore Q4, che à ̈ invece di tipo pnp. Un diodo 2D5 à ̈ collegato fra la base ed il collettore di Q4.
L'uscita O dello stadio di pilotaggio 5 corrisponde agli emettitori dei transistori Q3 e Q4.
Il circuito di comando 1 comprende inoltre un condensatore di bootstrap indicato con C1. Tale condensatore à ̈ collegato fra i collettori dei transistori Q3 e Q4, e una sua armatura risulta dunque collegata alla sorgente di tensione VB2attraverso il diodo D6.
L'altra armatura del condensatore di bootstrap C1 Ã ̈ connessa al terminale di source del transistore MOSFET Q1 attraverso un secondo transistore MO-SFET Q2.
In particolare il transistore MOSFET Q2 ha il terminale di source collegato al condensatore di bootstrap C1, ed il terminale di drain collegato al terminale di source del transistore MOSFET Q1 nonché alla spazzola positiva del motore 3.
Il terminale di gate di Q2 Ã ̈ collegato all'uscita O dello stadio di pilotaggio 5 attraverso un resistore R6. Un diodo Zener D4 di protezione ha l'anodo ed il catodo collegati rispettivamente al source ed al gate di Q2.
Fra i terminali di gate e source del transistore MOSFET Q1 sono collegati due diodi Zener D2 e D3, connessi fra loro in anti-serie, e in parallelo a questi à ̈ collegato un resistore R7.
Un resistore di shunt R10 Ã ̈ collegato fra la spazzola negativa del motore 3 e l'associato conduttore di massa.
Una batteria di diodi D1 in parallelo à ̈ collegata fra tale conduttore di massa e la spazzola positiva del motore 3.
Un condensatore C4 ed un resistore R2 sono collegati in serie fra loro, fra la spazzola positiva del motore 3 ed il terminale positivo della sorgente di tensione VB1.
Il circuito di comando 1 sopra descritto opera essenzialmente nel modo seguente.
Quando all'ingresso I dello stadio di pilotaggio 5 Ã ̈ presente un segnale a livello "0" stabile, il transistore Q6 Ã ̈ interdetto, il transistore Q5 Ã ̈ conduttivo, e i transistori Q3 e Q4 sono interdetti. Di conseguenza l'uscita O dello stadio di pilotaggio 5 Ã ̈ anch'essa a livello "0", e il transistore MOSFET Q1 Ã ̈ interdetto. Il motore elettrico 3 dell'elettroventilatore 2 Ã ̈ allora disattivato.
In tali condizioni, se la girante 4 dell'elettroventilatore 2 à ̈ ferma o sostanzialmente ferma, ai capi del motore 3 non si sviluppa alcuna tensione. Il condensatore di bootstrap C1 si carica e si mantiene carico per effetto del passaggio di una corrente secondo il percorso indicato a linea tratteggiata nella figura 1, dalla sorgente di tensione VB2, attraverso il diodo D6, il condensatore C1, il diodo D5, il resistore R3, il percorso collettoreemettitore del transistore Q5 e l'associato conduttore di massa. Tale percorso à ̈ disaccoppiato dal percorso della corrente verso il carico attraverso il dispositivo Q2. La carica del condensatore di bootstrap C1 si realizza in modo indipendente dalla tensione ai capi del motore 3. Il condensatore di bootstrap C1 à ̈ dunque permanente pronto ad intervenire per esplicare la sua funzione volta ad assicurare la successiva commutazione del transistore MO-SFET Q1.
Se invece nelle suddette condizioni la girante viene azionata in rotazione dal “vento†provocato dal moto di avanzamento dell’autoveicolo, il motore 3 opera allora come generatore, producendo ai suoi capi una tensione indicata con VMOTnella figura 1. Il condensatore di bootstrap C1 tende allora a caricarsi, come sopra descritto, ma la tensione VMOTsviluppata dal motore 3 operante come generatore tenderebbe a ridurre la tensione ai suoi capi.
Con il circuito di comando 1 secondo l'invenzione, in tale condizione interviene il diodo parassita o intrinseco del transistore MOSFET Q2, che disaccoppia allora la tensione VMOTdal condensatore di bootstrap C1, il quale può continuare a caricarsi come nella condizione di assenza di vento indotto per effetto dell’avanzamento dell’autoveicolo.
Quando all’ingresso I dello stadio di pilotaggio 5 à ̈ applicato un segnale a larghezza di impulso modulata (PWM), all’uscita O di tale stadio 5 si presenta un segnale a due stati corrispondentemente modulato, che pilota alternatamente in conduzione ed in interdizione i transistori MOSFET Q1 e Q2. In particolare, quando l'uscita O dello stadio di pilotaggio 5 à ̈ a livello "1" i transistori Q1 e Q2 sono entrambi conduttivi ed il condensatore di boo tstrap C1 si scarica parzialmente per effetto del flusso di una corrente secondo il percorso illustrato a tratteggio nella figura 2.
Di fatto, quando all'ingresso I dello stadio di pilotaggio à ̈ presente il segnale di comando, il condensatore di bootstrap C1 risulta accoppiato al motore elettrico 3 dell'elettroventilatore 2 in una tipica configurazione secondo la tecnica anteriore, e svolge regolarmente la funzione per cui esso à ̈ previsto.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto à ̈ stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito di comando (1) di un elettroventilatore (2) per autoveicoli provvisto di un motore elettrico in corrente continua (3) munito di spazzole, comprendente un (primo) transistore MOSFET (Q1) collegato essenzialmente in serie a detto motore (3) fra i due terminali di una sorgente di tensione in corrente continua (VB1) e il cui terminale di source à ̈ collegato a tale motore (3); uno stadio di pilotaggio a transistori (5), il cui ingresso (I) à ̈ destinato a ricevere un segnale di comando a larghezza di impulso modulata (PWM) e la cui uscita (O) à ̈ collegata al terminale di gate di detto transistore MOSFET (Q1), e un condensatore di bootstrap (C1) collegato fra una sorgente di tensione in corrente continua (VB2) ed il terminale di source di detto transistore MOSFET (Q1); il circuito di comando (1) essendo caratterizzato dal fatto che fra il condensatore di bootstrap (C1) ed il terminale di source di detto transistore MOSFET (Q1) comprende un commutatore elettronico controllato (Q2) provvisto di un diodo in parallelo atto a condurre corrente dal condensatore di boo tstrap (C1) verso il motore (3), detto commutatore elettronico controllato (Q2) avendo l'ingresso di controllo o gate collegato all'uscita (O) di detto stadio di pilotaggio a transistori (5).
  2. 2. Circuito di comando secondo la rivendicazione 1, in cui detto commutatore elettronico controllato à ̈ un secondo transistore MOSFET (Q2), avente il terminale di drain collegato al terminale di source di detto primo transistore MOSFET (Q1) ed il terminale di source collegato al condensatore di bootstrap (C1), ed in cui il suddetto diodo à ̈ il diodo intrinseco di detto secondo transistore MOSFET (Q2).
  3. 3. Circuito di comando secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui fra i terminali di gate e di source del primo transistore MOSFET (Q1) sono collegati due diodi Zener (D2, D3) connessi fra loro in antiserie.
  4. 4. Circuito di comando secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui un diodo Zener di protezione (D4) ha l'anodo e, rispettivamente, il catodo collegati al gate e, rispettivamente, al source di detto secondo transistore MOSFET (Q2).
  5. 5. Circuito di comando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la disposizione à ̈ tale da definire un percorso di corrente (VB2, D6, D5, Q5) di carica del condensatore di bootstrap (C1), il quale à ̈ disaccoppiato da detto motore (3) tramite detto commutatore elettronico controllato (Q2).
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