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Title:
METHOD AND CONTROL CIRCUIT FOR REDUCING LINE-BOUND DISTURBANCES IN PULSE-WIDTH MODULATED CONTROL OF AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/070932
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for reducing line-bound disturbances in pulse-width modulated control of an electric motor. A controlled pulse-width modulation signal in a clock cycle comprises one or several signal edges between a first signal level and a second signal level. The pulse-width modulation signal is generated in such a manner that at least one of the signal edges comprises a first section having a first edge gradient and a second section having a second edge gradient. The amount of the first edge gradient is less than the amount of the second edge gradient.

Inventors:
BUERK PETER (DE)
KOCH STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003481
Publication Date:
August 19, 2004
Filing Date:
October 21, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BUERK PETER (DE)
KOCH STEFAN (DE)
International Classes:
H02M1/12; H02P7/00; H02P7/06; H02P7/29; (IPC1-7): H02P7/06
Foreign References:
DE19530029A11997-02-20
DE4229342A11994-03-10
EP0722214A11996-07-17
EP1148622A22001-10-24
EP0855799A21998-07-29
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Reduzieren von leitungsgebunden Störungen bei einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines Elektromotors (1), wobei ein ansteuerndes Pulsweitenmo dulationssignal (S) in einem Taktzyklus eine oder meh rere Signalflanken zwischen einem ersten Signalpegel und einem zweiten Signalpegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulsweitenmodulationssignal (S) den Elektromotor so ansteuert, dass mindestens eine der Signalflanken einen ersten Abschnitt mit einer ersten Flankensteigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Flankenstei gung aufweist, wobei der Betrag der ersten Flankenstei gung geringer ist als der Betrag der zweiten Flanken steigung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Signalflanke mit Hilfe ei nes ersten Pulssignals (P1) und der zweite Abschnitt mit Hilfe eines zweiten Pulssignals (P2) erzeugt wird, wobei das erste und das zweite Pulssignal (P1, P2) zeitlich zueinander versetzt sind, wobei die zeitliche Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Pulssig nal (P1, P2) im wesentlichen der zeitlichen Länge des ersten Abschnittes der Signalflanke entspricht.
3. Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Elektromotors (1) mit Hilfe eines Pulsweitenmodulationssignals (S), wobei der Elektromotor (1) über eine durch das Pulswei tenmodulationssignal (S) steuerbare Schalteinrichtung (2) mit einer Versorgungsspannung verbindbar ist, wobei ein Steuermodul (4) das Pulsweitenmodulationssig nal (S) zur Ansteuerung der Schalteinrichtung (2) gene riert, wobei das den Elektromotor (1) ansteuernde Pulsweiten modulationssignal (S) in einem Taktzyklus eine oder mehrere Signalflanken zwischen einem ersten Signalpegel und einem zweiten Signalpegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (4) so gestaltet ist, um mindestens eine der Signalflanken so zu generieren, dass die Sig nalflanke einen ersten Abschnitt mit einer ersten Flan kensteigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zwei ten Flankensteigung aufweist, wobei der Betrag der ers ten Flankensteigung geringer ist als der Betrag der zweiten Flankensteigung.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass das Steuermodul einen Pulssignalgenerator (5) aufweist, um ein erstes Pulssignal (P1) und ein zweites zeitversetztes Pulssignal (P2) zu generieren, wobei eine Flankengeneratorschaltung (7) vorgesehen ist, um den ersten Abschnitt der Signalflanke mit Hilfe des ersten Pulssignals (P1) und den zweiten Abschnitt der Signalflanke mit Hilfe des zweiten Pulssignals (P2) zu erzeugen.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass die Flankengeneratorschaltung (7) eine erste Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrichtung (2) aufweist, wobei die erste Verstärkerstufe eine Umladung eines Steuereingangs der Schalteinrichtung (2) gemäß der ersten Flankensteilheit bewirkt.
6. Steuerschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Flankengeneratorschaltung (2) eine zweite Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrich tung (2) aufweist, wobei die zweite Verstärkerstufe eine Umladung eines Steuereingangs der Schalteinrich tung (2) gemäß der zweiten Flankensteilheit bewirkt.
7. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Flankengeneratorschaltung (7) eine dritte Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrichtung (2) aufweist, wobei die dritte Verstärkerstufe einen ers ten, zweiten, dritten und vierten Transistor (T1, T2, T3, T4) aufweist, die zwischen einem hohen Versorgungs spannungspotential (VH) und einem niedrigen Versor gungsspannungspotential (VGND) in Reihe geschaltet sind, wobei der erste und dritte Transistor (T1, T3) durch das erste Pulssignal und der zweite und vierte Transis tor (T2, T4) durch das zweite Pulss, ignal (P2) angesteu ert sind.
8. Steuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass ein erster Knoten (K1) zwischen dem ersten und zweiten Transistor (T1, T2) über einen ersten Wi derstand (R1) mit einem Steuereingang der Schaltein richtung (2) verbunden ist, und dass ein zweiter Knoten (K2) zwischen dem dritten und vierten Transistor (T3, T4) mit einem zweiten Widerstand (R2) mit dem niedrigen Versorgungsspannungspotential (VGND) verbunden ist.
9. Steuerschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass ein dritter Knoten (K3) zwischen dem zweiten und dritten Transistor (T2, T3) über einen dritten Widerstand (R3) mit einem Steuereingang der Schalteinrichtung (2) verbunden ist.
10. Steuerschaltung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste und zweite Transistor (T1, T2) npnTransistoren sind und der dritte und vierte Tran sistor (T3, T4) pnpTransistoren sind.
11. Steuerschaltung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste und zweite Transistor (T1, T2) pKanalFeldeffekttransistoren sind und der dritte und vierte Transistor (T3, T4) nKanalFeldeffekttran sistoren sind.
12. Steuerschaltung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste und dritte Transistor (T1, T3) durch einen ersten Spannungspegelwandler (6) und der zweite und vierte Transistor (T2, T4) durch einen zwei ten Spannungspegelwandler (6), die jeweils die Span nungspegel des ersten und zweiten Pulssignals (P1, P2) wandeln, angesteuert sind.
Description:
Beschreibung Verfahren und Steuerschaltung zum Reduzieren von leitungsge- bundenen Störungen bei einer Pulsweiten-modulierten Ansteuerung eines Elektromotors Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von lei- tungsgebunden Störungen bei einer Pulsweiten-modulierten An- steuerung eines Elektromotors. Die Erfindung betrifft weiter- hin eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Elektromotors mithilfe eines Pulsweitenmodulationssignals.

Mithilfe eines Pulsweitenmodulationssignals ist ein Elektro- motor nahezu stufenlos ansteuerbar. Das Pulsweitenmodulati- onssignal wird dazu an eine Schalteinrichtung, die vorzugs- weise einen Feldeffekt-Leistungstransistor umfasst, angelegt, um die Versorgungsspannung an einen Elektromotor abhängig von dem Pulsweitenmodulationssignal anzulegen.

Das Pulsweitenmodulationssignal weist eine Ansteuerfrequenz und ein Tastverhältnis auf. Das Tastverhältnis bestimmt den Grad der Ansteuerung des Elektromotors und ist definiert als das Verhältnis zwischen der Zeitdauer, die der Elektromotor eingeschaltet ist, und der Periodendauer der Ansteuerfre- quenz.

Bei der Wahl der Ansteuerfrequenz ist insbesondere darauf zu achten, dass die gewählte Frequenz nicht im hörbaren Bereich liegt, da ansonsten störende hörbare Schwingungen des Elekt- romotors bzw. der ansteuernden Schaltung auftreten können.

Durch das gemäß dem Pulsweitenmodulationssignal vorgenommene periodische Schalten der Versorgungsspannung von dem Elektro- motor kommt es zu periodischen Spannungsschwankungen auf den Versorgungsleitungen, die sich störend auf das Versorgungs- spannungsnetz auswirken können. Dazu wird üblicherweise eine Tiefpassfilterschaltung im Versorgungsspannungsnetz vorgese-

hen, um hochfrequente Spannungsschwankungen, d. h. Spannungs- schwankungen im Bereich der Ansteuerfrequenz und höher, mög- lichst herauszufiltern und somit zu glätten. Dies wird jedoch durch eine Tiefpassfilterschaltung nicht vollständig er- reicht.

Insbesondere durch die steilen Ansteuerflanken an einem Gateeingang des Feldeffekt-Leistungstransistors kommt es auf- grund der Schaltkennlinie zu einem abrupten Schalten, so dass neben dem Frequenzanteil der Ansteuerfrequenz auch ein großer Anteil von höherfrequenten Oberschwingungen in der Versor- gungsspannungsleitung vorkommen. Diese sind umso störender im Versorgungsspannungsnetz, je größer die Frequenz ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuerschaltung vorzusehen, um leitungsgebundene Störun- gen bei einer Pulsweiten-modulierten Ansteuerung eines Elekt- romotors zu reduzieren., Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch die Steuerschaltung durch Anspruch 3 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reduzieren von leitungsgebunden Störungen bei einer Pulsweiten-modulierten Ansteuerung eines Elektromotors vorgesehen. Ein ansteuerndes Pulsweitenmodulationssignal weist in einem Taktzyklus eine oder mehrere Signalflanken zwischen einem ersten Signalpegel und einem zweiten Signalpe- gel auf. Das Pulsweitenmodulationssignal wird so generiert, dass mindestens eine der Signalflanken einen ersten Abschnitt mit einer ersten Flankensteigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Flankensteigung aufweist. Dabei ist der Be- trag der ersten Flankensteigung geringer als der Betrag der zweiten Flankensteigung.

Auf diese Weise wird die Steilheit der Flanken der Spannungs- änderungen auf der Versorgungsspannungsleitung reduziert. Zu- nächst wird dazu ein Teil des Signalhubs des Pulsweitenmodu- lationssignals bei einer geringeren Steilheit der jeweiligen Flanke durchgeführt. Anschließend wird der Rest des Spannungs-hubs der Signalflanke mit einer großen Flankenstei- gung durchgeführt. Da das Pulsweitenmodulationssignal als An- steuersignal für eine Schalteinrichtung verwendet wird, er- folgt auch das Durchschalten der Schalteinrichtung gemäß der unterschiedlichen Steilheiten des Signalverlaufs des Pulswei- tenmodulationssignals insgesamt mit einer geringeren Steil- heit.

Dadurch wird erreicht, dass während des ersten Abschnitts der Signalflanke nur ein geringer Anteil an hochfrequenten Stö- rungen in den Versorgungsspannungsleitungen aufgrund der langsameren Spannungsänderung bewirkt wird. Dadurch, dass der Spannungshub im zweiten Abschnitt der Signalflanke geringer ist als der gesamte Spannungshub zwischen dem ersten und dem zweiten Signalpegel, reduzieren sich im gleichen Maße auch die Beträge der Amplituden der dadurch bewirkten hochfrequenten Störungen.

Darüber hinaus kann bei einer Verwendung eines Feldeffekt- Leistungstransistors in der Schalteinrichtung durch den ers- ten Abschnitt der Signalflanke eine langsamere Widerstandsän- derung des Feldeffekt-Leistungstransistors erreicht werden, insbesondere in einem Schaltbereich des Feldeffekt-Leistungs- transistors, bei dem die Widerstandsänderung zwischen Drain und Source sehr groß gegenüber einer Änderung der Gate- Source-Spannung ist. Der zweite Abschnitt der Signalflanke dient dann dazu, im Bereich der Sättigung des Schaltbereichs des Feldeffekt-Leistungstransistors, d. h. bei dem die Wider- standsänderung bezüglich der Änderung der Gate-Source-Span- nung gering ist, eine nicht zu langsame Widerstandsänderung zwischen Drain und Source zu bewirken. Auf diese Weise wird

einerseits vermieden, dass das Durchschalten bzw. Sperren des Feldeffekt-Leistungstransistors zu schnell, d. h. mit einer zu großen Widerstandsänderung pro Zeiteinheit erfolgt und ande- rerseits ein volles Durchschalten des Feldeffekt-Leistungs- transistors innerhalb der vorgegebenen Zeit erreicht.

Auf diese Weise kann also erreicht werden, dass insbesondere die Amplituden der Oberfrequenzen der durch das Schalten der Schalteinrichtung bewirkten Spannungsänderungen geringer werden, so dass die leitungsgebunden Störungen bei einer An- steuerung der Schalteinrichtung mithilfe eines gemäß dem er- findungsgemäßen Verfahren generierten Pulsweitenmodulations- signals reduziert werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Signalflanke mithilfe eines ersten Pulssignals und der zweite Abschnitt mithilfe eines zweiten Pulssignals erzeugt wird.

Das erste und das zweite Pulssignal sind zeitlich zueinander versetzt, wobei die zeitliche Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Pulssignal im Wesentlichen der zeitlichen Länge des ersten Abschnittes der Signalflanke entspricht. Auf diese Weise können die beiden Abschnitte der Signalflanke mithilfe von zwei zeitlich zueinander versetzten Pulssigna- len, die von einem Pulssignalgenerator generiert werden kön- nen, erzeugt werden. Dabei bewirkt das erste Pulssignal die Änderung der Signalflanke gemäß der ersten Flankensteigung und das zweite Pulssignal das Ändern der Signalflanke gemäß der zweiten Flankensteigung, bis der entsprechende Signalpe- gel erreicht ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Elektromotors mit- hilfe eines Pulsweitenmodulationssignals vorgesehen. Der Elektromotor ist über eine durch das Pulsweitenmodulations- signal steuerbare Schalteinrichtung mit einer Versorgungs- spannung verbindbar. Das Pulsweitenmodulationssignal wird durch ein Steuermodul zur Ansteuerung einer Schalteinrichtung

generiert. Das Pulsweitenmodulationssignal, welches den Elektromotor ansteuert, weist in einem Taktzyklus eine oder mehrere Signalflanken zwischen einem ersten Signalpegel und einem zweiten Signalpegel auf. Das Steuermodul ist so gestal- tet, um mindestens eine der Signalflanken so zu generieren, dass die Signalflanke einen ersten Abschnitt mit einer ersten Flankensteigung und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Flankensteigung aufweist, wobei der Betrag der ersten Flan- kensteigung geringer ist als der Betrag der zweiten Flanken- steigung.

Auf diese Weise kann eine Steuerschaltung geschaffen werden, die ein Steuermodul aufweist, um Signalflanken zu erzeugen, mit der die Schalteinrichtung und damit der Elektromotor so angesteuert wird, dass leitungsgebundene Störungen minimiert werden. Dies wird gemäß der oben beschriebenen Weise er- reicht, nämlich indem zunächst eine flachere Steigung in ei- nem ersten Abschnitt der Signalflanke des Pulsweitenmodulati- onssignals vorgesehen wird, und erst im zweiten Abschnitt der Signalflanke des Pulsweitenmodulationssignals der entspre- chende gewünschte Signalpegel mit einer großen Flankenstei- gung erreicht wird. Dadurch wird der durch das Schalten der Schalteinrichtung bewirkte Spannungshub an dem Elektromotor flacher, so dass die Anteile der durch die Flankensteigung erzeugten Oberfrequenzen, die Vielfache der Ansteuerfrequenz des Pulsweitenmodulationssignals betragen, reduziert werden.

Da insbesondere bei höheren Frequenzen die Störungen auf den Versorgungsleitungen schädlicher sind, kann dadurch eine er- hebliche Reduzierung der leitungsgebunden Störungen erreicht werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Steuermodul einen Pulssig- nalgenerator aufweist, um ein erstes Pulssignal und ein zwei- tes zeitversetztes Pulssignal zu generieren. Es ist weiterhin eine Flankengeneratorschaltung vorgesehen, um den ersten Ab- schnitt der Signalflanke mithilfe des ersten Pulssignals und den zweiten Abschnitt der Signalflanke mithilfe des zweiten

Pulssignals zu erzeugen. So ist es in einfacher Weise mög- lich, die zeitliche Dauer der beiden Abschnitte der Signal- flanke exakt mithilfe des Pulssignalgenerators zu definieren.

Die Flankengeneratorschaltung umfasst vorzugsweise eine erste Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrichtung, wobei die ersten Verstärkerstufe eine Umladung eines Steuereingangs einer Schalteinrichtung gemäß der ersten Flankensteilheit be- wirkt. Vorzugsweise umfasst die Flankengeneratorschaltung eine zweite Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrich- tung, wobei die zweite Verstärkerstufe eine Umladung des Steuereingangs der Schalteinrichtung gemäß der zweiten Flan- kenssteilheit bewirkt.

Alternativ zu der ersten und zweiten Verstärkerstufe kann auch vorgesehen sein, dass die Flankengeneratorschaltung eine dritte Verstärkerstufe zum Ansteuern der Schalteinrichtung aufweist, wobei die dritte Verstärkerstufe einen ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor aufweist. Die Tran- sistoren sind zwischen einem hohen Versorgungsspannungspoten- tial und einem niedrigen Versorgungsspannungspotential in Reihe geschaltet, wobei der erste und dritte Transistor durch das erste Pulssignal und der zweite und vierte Transistor durch das zweite Pulssignal angesteuert sind. Dabei ist je- weils bei einem Signalpegel des jeweiligen Pulssignals nur der erste oder der dritte Transistor bzw. der zweite oder der vierte Transistor durchgeschaltet. Auf diese Weise kann eine Verstärkerstufe geschaffen werden, die mit dem Steuereingang der Schalteinrichtung verbunden ist, und die zwei Ausgänge aufweist, die die Kapazität des Steuereingangs der Schaltein- richtung, insbesondere die Gatekapazität eines Feldeffekt- Leistungstransistors mit verschiedenen Geschwindigkeiten um- lädt.

Der erste Abschnitt der Signalflanke wird erzeugt, indem ein erster Knoten zwischen dem ersten und-zweiten Transistor über einen ersten Widerstand mit dem Steuereingang der Schaltein-

richtung verbunden ist und indem ein zweiter Knoten zwischen dem dritten und vierten Transistor mit einem zweiten Wider- stand mit dem niedrigen Versorgungsspannungspotential verbun- den ist. Auf diese Weise wird bei einem Durchschalten des ersten oder des dritten Transistors mithilfe des ersten Puls- signals die Schaltkapazität der Schalteinrichtung bzw. der Ansteuerleitung über den ersten bzw. den zweiten Widerstand umgeladen, so dass eine erste Flankensteigung erreicht wird.

Durch das Durchschalten des zweiten oder des vierten Transistors, nachdem der erste oder der dritte Transistor durchgeschaltet sind, wird der Schalteingang der Schaltein- richtung, der mit einem dritten Knoten zwischen dem zweiten und dem dritten Transistor über einen dritten Widerstand ver- bunden ist, mit entweder der hohen oder der niedrigen Versor- gungsspannung verbunden und dadurch schnell umgeladen, so dass die zweite Flankensteigung am Schalteingang erreicht wird. Der dritte Widerstand ist dabei mit einem wesentlich geringeren Widerstandswert versehen, als der erste und der zweite Widerstand. Der dritte Widerstand kann auch weggelas- sen werden. Die Transistoren können als NPN-bzw. PNP-Tran- sistoren bzw. als n-Kanal-und p-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgeführt sein.

Da die Ansteuerspannung der Schalteinrichtung, insbesondere bei Verwendung eines Feldeffekt-Leistungstransistors häufig in einem anderen Spannungsbereich liegt als die Spannungspe- gel der Pulssignale, können Spannungspegelwandler vorgesehen sein, um die Spannungspegel des ersten und des zweiten Puls- signals, die an den ersten bis vierten Transistor angelegt sind, an die benötigte Ansteuerspannung der ersten bis vier- ten Transistoren anzupassen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgen- den anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ; und Figur 2 die Signalverläufe der Pulssignale, des Pulsweitenmo- dulationssignals und der Motorspannung.

In Figur 1 ist eine Steuerschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Steuerschal- tung dient zum Ansteuern eines Elektromotors 1 mithilfe einer Schalteinrichtung 2, die als Feldeffekt-Leistungstransistor 2 ausgebildet ist. Die Serienschaltung von. Elektromotor 1 und dem Feldeffekt-Leistungstransistor 2 ist mit einem Motorver- sorgungsspannungspotential Vmot und dem Massepotential VGND verbunden. Abhängig von einem Pulsweitenmodulationssignal S wird die Schalteinrichtung 2 durchgeschaltet oder gesperrt, so dass die Versorgungsspannung an den Elektromotor 1 ange- legt wird oder nicht.

Um bei ausgeschaltetem Feldeffekt-Leistungstransistor 2 an den Drain-Anschluss des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 keine Spannungsspitze aufgrund der Eigeninduktivität des Elektromotors 1 entstehen zu lassen, ist eine Freilaufdiode 3 vorgesehen, die die Spannungsspitze gegen das Motorversor- gungsspannungspotential Vmot abführt.

Zum Generieren des Pulsweitenmodulationssignals S ist ein Steuermodul 4 vorgesehen, das einen Pulssignalgenerator 5, zwei Spannungspegelwandler 6 und eine Flankengeneratorschal- tung 7 aufweist. Der Pulssignalgenerator 5 empfängt ein Stellsignal ST über ein Netzwerk, z. B. ein CAN-Netzwerk, oder von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit, wobei das Stell- signal ST angibt, zu welchem Grad der Elektromotor 1 ange- steuert werden soll.

Der Pulssignalgenerator 5 ermittelt aus dem Stellwert ST ein erstes Pulssignal P1 mit einer Ansteuerfrequenz f und einem Tastverhältnis Tv.

Das Tastverhältnis Tv gibt das Verhältnis zwischen der Zeit- dauer innerhalb der Periode der Ansteuerfrequenz f, während der Feldeffekt-Leistungstransistor 2 angesteuert, d. h. durch- geschaltet sein soll, zur gesamten Periodenlänge der Ansteu- erfrequenz f an. Die Ansteuerfrequenz ist im Wesentlichen fest vorgegeben und liegt vorzugsweise in einem Bereich über der Hörgrenze, um störende Schwinggeräusche der Steuerschal- tung bzw. des Elektromotors 1 zu vermeiden. Die Ansteuerfre- quenz f liegt vorzugsweise bei ca. 20 kHz.

Der Pulssignalgenerator 5 erzeugt weiterhin ein zweites Puls- signal P2, das im Wesentlichen das gleiche Tastverhältnis Tv wie das erste Pulssignal P1 aufweist, jedoch gegenüber dem ersten Pulssignal P1 zeitlich nach hinten versetzt ist. Das erste und das zweite Pulssignal P1, P2 werden dem jeweilig zugeordneten Spannungspegelwandler 6 zugeführt. Die Span- nungspegelwandler 6 sind als Emitterschaltungen ausgeführt, und ermöglichen das Anheben des High-Pegels des gewandelten ersten bzw. zweiten Pulssignals P1, P2 auf einen höheren Spannungspegel, der durch die an die Spannungspegelwandler 6 angelegte Versorgungsspannung VH vorgegeben ist. Das gewan- delte erste und zweite Pulssignal P1', P2'werden der Flan- kengeneratorschaltung 7 zugeführt.

Die Flankengeneratorschaltung 7 weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor T1, T2, T3, T4 auf, die in Se- rie geschaltet sind. An einem ersten Anschluss des ersten Transistors T1 ist das hohe Versorgungsspannungspotential VH angelegt. Ein zweiter Anschluss des ersten Transistors T1 ist mit einem ersten Anschluss des zweiten Transistors T2 verbun- den und bildet einen ersten Knoten Kl. Ein zweiter Anschluss des zweiten Transistors T2 ist mit einem ersten Anschluss des dritten Transistors T3 verbunden und bildet einen zweiten Knoten K2. Ein zweiter Anschluss des dritten Transistors T3 ist mit einem ersten Anschluss des vierten Transistors T4 verbunden und bildet einen dritten Knoten K3. Ein zweiter An-

schluss des vierten Transistors T4 ist mit dem Massepotential GND verbunden.

Das erste gewandelte Pulssignal P1'ist mit dem Steuereingang des ersten Transistors T1 und einem Steuereingang des dritten Transistors T3 verbunden. Das gewandelte zweite Pulssignal P2'ist mit einem Steuereingang des zweiten Transistors T2 und einem Steuereingang des vierten Transistors T4 verbunden.

Der erste und der zweite Transistor T1, T2 sind vorzugsweise NPN-Bipolartransistoren und der dritte und der vierte Tran- sistor T3, T4 vorzugsweise PNP-Bipolartransistoren. Eine Aus- führung der Flankengeneratorschaltung 7 mit N-Kanal-und P- Kanal-Feldeffekttransistoren ist ebenso denkbar.

Der erste Knoten Kl ist über einen ersten Widerstand R1 mit dem Steuereingang des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 ver- bunden. Der dritte Knoten K3 ist über einen zweiten Wider- stand R2 mit dem Massepotential verbunden. Beim Anlegen des ersten gewandelten Pulssignals P1'an die Steuereingänge der zueinander komplementären ersten und dritten Transistoren T1, T3 wird einer der beiden Transistoren T1, T2 durchgeschaltet und der jeweils andere gesperrt.

Ist der erste Transistor T1 durchgeschaltet, so liegt über dem Widerstand R1 die hohe Versorgungsspannung VH an dem Steuereingang des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 an. Der Steuereingang des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 weist üb- licherweise eine Eigenkapazität, im Falle eines Feldeffekt- transistor eine Gate-Kapazität, auf, die durch den über den ersten Widerstand R1 und den ersten Transistor T1 fließenden Umladestrom umgeladen wird. Hierzu kommt die Leitungskapazi- tät der Ansteuerleitung für das Pulsweitenmodulationssignal, die die generierte Signalflanke abflacht.

Ist der erste Transistor T1 gesperrt, so ist der dritte Tran- sistor T3 durchgeschaltet, und es fließt über den zweiten Wi- derstand R2, den dritten Transistor T3 und einen weiteren

dritten Widerstand R3, der den zweiten Knoten K2 mit dem Steuereingang des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 verbin- det, ein Umladestrom, der die Kapazität des Steuereingangs des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 umlädt. Die Umladung der Kapazität des Steuereingangs erfolgt also mit einem redu- zierten Strom, der im Wesentlichen durch den ersten Wider- stand R1 bzw. den zweiten Widerstand R2 beschränkt ist.

Das zweite gewandelte Pulssignal P2'ist zeitlich verzögert, ansonsten aber hinsichtlich seiner Richtung, seiner Länge ge- mäß dem Tastverhältnis Tv, seiner Ansteuerfrequenz und seinen Signalpegeln im Wesentlichen identisch zu dem ersten gewan- delten Pulssignal P1'. D. h., da der erste Transistor T1 auf- grund des ersten gewandelten Pulssignals P1'durchgeschaltet ist, ist zunächst der zweite Transistor T2 gesperrt, bis das zweite gewandelte Pulssignal P2'ebenfalls vorgibt, den zwei- ten Transistor T2 durchzuschalten. Auf gleiche Weise ist bei einem durchgeschalteten dritten Transistor T3 zunächst der dritte Transistor T4 gesperrt, bis das zeitlich versetzte zweite gewandelte Pulssignal P2'das Durchschalten des vier- ten Transistors T4 vorgibt.

Kurz nachdem entweder der erste Transistor T1 oder der dritte Transistor T3 durchgeschaltet worden ist, wird also durch die nachfolgende Flanke des zweiten gewandelten Pulssignals P2' der zweite Transistor T2 bzw. der vierte Transistor T4 eben- falls durchgeschaltet, so dass der zweite Knoten K2 entweder mit dem hohen Versorgungsspannungspotential VH oder mit dem Massepotential GND verbunden wird. Über den dritten Wider- stand R3 und den zweiten Knoten K2 wird dann die Kapazität des Steuereingangs des Feldeffekt-Leistungstransistors Schalteinrichtung 2 umgeladen.

Der Widerstandswert des dritten Widerstands R3 ist wesentlich geringer als die Widerstandswerte des ersten und des zweiten Widerstands Rl, R2. Auf diese Weise wird nach der entspre- chenden Flanke des zweiten gewandelten Pulssignals P2'der

Steuereingang schnell umgeladen, wobei die Umladezeit im We- sentlichen durch den dritten Widerstand R3 und die Steuerein- gangskapazität vorgegeben ist. Der Widerstandswert des drit- ten Widerstands R3 ist vorzugsweise sehr gering zu wählen, um eine steile Flanke zwischen dem nach dem ersten Abschnitt der Flanke des Pulsweitenmodulationssignals erreichten Spannungs- pegels bis zu dem gewünschten Spannungspegel zu erreichen.

Der Widerstand R3 kann auch entfallen.

Auf diese Weise wird der Feldeffekt-Leistungstransistor 2 mit einem Pulsweitenmodulationssignal S geschaltet, das zwei Ab- schnitte aufweist. Der erste Abschnitt ist definiert durch die Zeitdauer zwischen einer Signalflanke des ersten gewan- delten Pulssignals P1'bis zu der entsprechenden Signalflanke des zweiten gewandelten Pulssignals P2', den Widerstandswer- ten des ersten und des zweiten Widerstands R1, R2, sowie durch die Kapazität des Steuereingangs des Feldeffekt-Leis- tungstransistors 2.

Die Steilheit des Pulsweitenmodulationssignals wird durch die Widerstandswerte des ersten und des zweiten Widerstands R1, R2 und die Kapazität des Steuereingangs bestimmt, während die Zeitdauer zwischen den einander zugeordneten Signalflanken des ersten und des zweiten gewandelten Pulssignals P1', P2' einen ersten Spannungshub des Pulsweitenmodulationssignals S angeben, der mit dem ersten Abschnitt der Flanke des Pulswei- tenmodulationssignals erreicht werden soll. Die Steilheit des zweiten Abschnittes der Flanke des Pulsweitenmodulationssig- nals wird im Wesentlichen durch den Widerstandswert des drit- ten Widerstands R3 und die Kapazität des Steuereingangs der Schalteinrichtung 2 vorgegeben.

Die erfindungsgemäße Schaltung bietet den Vorteil, leitungs- gebundene Störungen auf den Versorgungsspannungsleitungen für den Elektromotor 1 zu reduzieren, indem der hochfrequente An- teil der Spannungsänderung vermindert wird. Je steiler die Signalflanke des Pulsweitenmodulationssignals S ist, desto

steiler ist das Schaltverhalten des Feldeffekt-Leistungstran- sistors 2 und desto größer ist der hochfrequente Anteil auf- grund der Oberfrequenzen auf der Versorgungsleitung für den Elektromotor 1. Die leitungsgebunden Störungen werden dadurch reduziert, dass die Widerstandsänderung des Feldeffekt-Leis- tungstransistors 2 beim Schalten verlangsamt wird. Durch das Vorsehen eines ersten Abschnittes der Signalflanke des Puls- weitenmodulationssignals S mit einer geringeren Steigung wird das Schalten verlangsamt und der Anteil der Oberfrequenzen der Ansteuerfrequenz erheblich reduziert.

In Figur 2 sind die Spannungsverläufe des Pulsweitenmodulati- onssignals VP am Steuereingang des Feldeffekt-Leistungstran- sistors 2, der Spannungsverlauf am Motor VM und das erste und zweite Pulssignal Pl, P2 dargestellt. Man erkennt deutlich, dass zwischen der fallenden Flanke des ersten Pulssignals P1 und der fallenden Flanke des zweiten Pulssignals P2 ein fla- cheres Ansteigen des Pulsweitenmodulationssignals S am Steu- ereingang des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 vorliegt, und nach dem Abfallen der zweiten Signalflanke des zweiten Puls- signals P2 ein steileres Ansteigen des Spannungspegels des Pulsweitenmodulationssignals S erfolgt.

Vorzugsweise werden der erste und der zweite Abschnitt der Signalflanke des Pulsweitenmodulationssignals S entsprechend dem Schaltverhalten des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 di- mensioniert. Der Feldeffekt-Leistungstransistor 2 schaltet in einem bestimmten Spannungsbereich sehr schnell, d. h. die Wi- derstandsänderung zwischen Drain und Source ist sehr groß ge- genüber einer Spannungsänderung des Pulsweitenmodulationssig- nals VP, das an dem Gateanschluss anliegt. In einem zweiten Spannungsbereich, nämlich in einem Sättigungszustand, ist die Widerstandsänderung zwischen Drain und Source bezüglich der Änderung des Pulsweitenmodulationssignals deutlich geringer.

Es können also vorzugsweise der erste Abschnitt der Signal- flanke und der zweite Abschnitt der Signalflanke so an den

ersten und zweiten Spannungsbereich des Schaltverhaltens des Feldeffekt-Leistungstransistors 2 angepasst werden, dass mit dem ersten Abschnitt mit geringerer Steigung das schnelle Schaltverhalten des Feldeffekt-Leistungstransistors verlangsamt wird. Zum Zeitpunkt der Flanke des zweiten Pulssignals sollte dann eine Gatespannung an dem Feldeffekt- Leistungs-transistor erreicht sein, an dem im Wesentlichen die Sättigung beim Schaltverhalten beginnt oder bereits eingetreten ist, d. h. ein Schaltbereich erreicht ist, bei dem die Widerstandsänderung bei einer Änderung der Gate-Source- Spannung gering ist. Auf diese Weise kann mithilfe eines ersten und zweiten Abschnittes der Signalflanke verhindert werden, dass die Spannungsänderung am Elektromotor 1 sich zu schnell ändert.

Durch die Änderung des zeitlichen Versatzes zwischen dem ers- ten und dem zweiten Pulssignal Pl, P2 lassen sich abhängig von der Motordrehzahl unterschiedliche Flanken beim Schalten der Feldeffekt-Leistungstransistors 2 generieren. Somit las- sen sich hinsichtlich der leitungsgebundenen Störspannungen vorteilhafte Spannungsverläufe des Pulsweitenmodulationssig- nals S und folglich der Motorspannung bzw. des Feldeffekt- Leistungstransistors 2 erreichen.