Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información.

Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información

, con al menos un elemento de protección basta y al menos uno de protección fina, en el que el al menos un elemento de protección fina puede activarse por un dispositivo de activación en función de un valor umbral, en el que la tensión de funcionamiento existente se conduce a un dispositivo de análisis, que genera una tensión de referencia, además está prevista una unidad de evaluación, para comprobar en primer lugar si la tensión de funcionamiento actual se encuentra por encima de la tensión de referencia, caracterizado porque la unidad de evaluación está prevista para comprobar en segundo lugar si la superación del valor sobrepasa un nivel determinado previamente, así como para establecer en tercer lugar si la velocidad de variación de la tensión de funcionamiento es mayor que un valor determinado previamente adicional, de modo que existe una sobretensión transitoria, obteniendo entonces el dispositivo de activación una señal de activación del dispositivo de análisis.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/063742.

Solicitante: DEHN + SOHNE GMBH + CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Hans-Dehn-Strasse 1 92318 Neumarkt/Opf. ALEMANIA.

Inventor/es: BOEHM, THOMAS, IGL,Peter.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación... > Circuitos de protección de seguridad para limitar... > H02H9/04 (sensibles a un exceso de tensión (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación... > Circuitos de protección de seguridad para desconexión... > H02H3/44 (sensibles a las tasas de variación de cantidades eléctricas)

PDF original: ES-2502916_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información.
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Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información.

Fragmento de la descripción:

Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información.

La invención se refiere a un circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información, con al menos un elemento de protección basta y al menos uno de protección fina, pudiendo activarse el al menos un elemento de protección fina por un dispositivo de activación en función de un valor umbral, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los circuitos de protección contra sobretensión, que constan de múltiples etapas, pertenecen al estado de la técnica conocido. Habitualmente en éstos, una primera etapa está formada por un componente, que puede derivar altas corrientes, pero presenta una tensión de reacción comparativamente elevada. Un componente de este tipo puede ser un derivador de descarga de gas. Si bien un circuito de protección de este tipo puede utilizarse en un intervalo de tensión nominal grande, sin embargo, debido al elevado nivel de protección, éste no ofrece por sí solo una protección suficiente para aparatos de tecnología de la información tales como ordenadores, instalaciones telefónicas o similares. Por tanto, habitualmente hay una etapa adicional, en la que está presente un elemento de protección fina, concretamente un diodo Z, un diodo TVS o similar, que está diseñado para la tensión de señal, de modo que se garantiza una limitación lo más cerca posible de la tensión nominal. Entre el elemento de protección basta y el de protección fina está presente al menos un elemento de desacoplamiento, que sirve para coordinar el comportamiento de las etapas mencionadas anteriormente.

El documento DE 198 45 281 A1 da a conocer un circuito amplificador con dispositivo de protección contra sobretensión. En éste como elemento de protección fina está presente un transistor, que al superar un valor umbral preestablecido de manera fija cortocircuita los hilos de señal de amplificador existentes. Concretamente, un circuito de protección de transistor está conectado aguas abajo del verdadero derivador de sobretensión en la dirección de la señal perturbadora de sobretensión, cuyos transistores están bloqueados en el funcionamiento habitual y que se interconectan en el caso de producirse una sobretensión con limitación de la tensión máxima admisible.

En el dispositivo para la limitación de tensión según el documento DE 1 24 36 164 A1 está presente al menos una entrada de tensión y una salida de tensión. Una primera unidad de limitación de tensión está dotada de al menos una entrada y una salida, de tal manera que en la primera unidad de limitación de tensión se encuentra al menos un primer interruptor entre la entrada y la salida. En la primera unidad de limitación de tensión está previsto además un sensor de tensión, que está diseñado de tal manera que abre el primer interruptor en caso de que en la entrada de la primera unidad de limitación de tensión haya una tensión que sea mayor que un valor de tensión máximo que puede preestablecerse.

El documento EP 1 278 283 A2 muestra un dispositivo para proteger componentes electrónicos contra sobretensiones con al menos un transistor, que puede interconectarse por medio de un circuito de activación en el caso de valores de sobretensión predeterminados, mediante lo cual se produce una transformación de energía eléctrica perturbadora en energía térmica. Como elemento de protección fina se utiliza en el mismo un diodo Z.

El documento PCT/WO 24/648 A1 da a conocer un circuito de protección con un elemento de desacoplamiento electrónico, TBU, que al superar un valor de corriente pasa a ser de alta impedancia, de modo que de esta manera puede limitarse el flujo de corriente a un terminal. En esta enseñanza resulta desventajoso que en el terminal debe estar presente un componente de limitación de tensión, para generar un flujo de corriente suficientemente alto en caso de sobretensión.

En la unidad de protección para un módem según el documento PCT/WO 2/5973 A1 se conecta adicionalmente un elemento de protección fina a través de un tiristor. La activación del tiristor puede realizarse en este caso a través del flujo de corriente a un terminal. En esta disposición de circuito resulta desventajoso que en el terminal también debe estar presente un componente de limitación de tensión para generar un flujo de corriente suficiente en caso de sobretensión.

Por el documento EP 827 316 se conoce otro circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas.

Partiendo de las soluciones del estado de la técnica, el objetivo de la invención es indicar un circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas perfeccionado, en particular para instalaciones de tecnología de la información, que pueda utilizarse en un intervalo de tensión lo más grande posible y con cuya ayuda pueda conseguirse una limitación de una sobretensión que sea lo más cercana posible a la tensión de funcionamiento.

La solución del objetivo de la invención se produce mediante la combinación de características según la enseñanza de la reivindicación 1, representando las reivindicaciones dependientes al menos configuraciones y perfeccionamientos convenientes.

El circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas según la invención puede ajustarse

automáticamente a las tensiones de funcionamiento existentes. Si una sobretensión supera de manera inadmisible el valor de la tensión de funcionamiento detectada, se produce una limitación del nivel de tensión y se deriva la corriente perturbadora siguiente.

A diferencia de los circuitos de protección contra sobretensión conocidos, no es necesario construir para cada nivel de tensión de funcionamiento un tipo especial de aparato de protección contra sobretensión.

Según la invención, la tensión de funcionamiento existente se conduce a un dispositivo de análisis que genera una tensión de referencia.

Además está prevista una unidad de evaluación, para comprobar en primer lugar si la tensión de funcionamiento actual se encuentra por encima de la tensión de referencia. En segundo lugar se comprueba si la superación del valor sobrepasa un nivel determinado previamente, para establecer en tercer lugar si la velocidad de variación de la tensión de funcionamiento es mayor que un valor determinado previamente adicional. Cuando se produce este caso, se concluye que existe una sobretensión transitoria, obteniendo entonces el dispositivo de activación una señal de activación del dispositivo de análisis.

En el caso de una superación del valor del nivel determinado previamente de la tensión de funcionamiento, que va asociada con velocidades de variación reducidas, el dispositivo de análisis proporciona una nueva tensión de referencia actual, adaptada a las condiciones de funcionamiento momentáneas.

En una configuración de la invención, en el dispositivo de análisis se conduce la tensión de funcionamiento a través de un diodo D2 a un condensador C1, que está conectado a través de una resistencia R3 en serie con potencial de tensión de funcionamiento, siendo la tensión existente por el condensador C1 la tensión de referencia.

La constante de tiempo para la velocidad de variación de la tensión de funcionamiento se define a partir de la resistencia R3 y el condensador C1, habiendo por R3 una tensión analizable en caso de superar la constante de tiempo.

En el punto de conexión entre el condensador C1 y la resistencia R3 está previsto un diodo D3 Zener, que define el intervalo adicional de la variación de la tensión de funcionamiento.

En el lado de salida del diodo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Circuito de protección contra sobretensión de múltiples etapas, en particular para instalaciones de tecnología de la información, con al menos un elemento de protección basta y al menos uno de protección fina, en el que el al menos un elemento de protección fina puede activarse por un dispositivo de activación en función de un valor umbral, en el que la tensión de funcionamiento existente se conduce a un dispositivo de análisis, que genera una tensión de referencia, además está prevista una unidad de evaluación, para comprobar en primer lugar si la tensión de funcionamiento actual se encuentra por encima de la tensión de referencia, caracterizado porque la unidad de evaluación está prevista para comprobar en segundo lugar si la superación del valor sobrepasa un nivel determinado previamente, así como para establecer en tercer lugar si la velocidad de variación de la tensión de funcionamiento es mayor que un valor determinado previamente adicional, de modo que existe una sobretensión transitoria, obteniendo entonces el dispositivo de activación una señal de activación del dispositivo de análisis.

2.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 1, caracterizado porque en caso de una superación del valor del nivel determinado previamente de la tensión de funcionamiento, que está asociada con menores velocidades de variación, el dispositivo de análisis proporciona una nueva tensión de referencia actual, adaptada a las condiciones de funcionamiento momentáneas.

3.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el dispositivo de análisis la tensión de funcionamiento llega a través de un diodo (D2) a un condensador (C1), que está conectado a través de una resistencia (R3) en serie con potencial de tensión de funcionamiento, siendo la tensión existente por el condensador (C1) la tensión de referencia.

4.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 3, caracterizado porque la constante de tiempo de la resistencia (R3) y del condensador (C1) define la velocidad de variación de la tensión de funcionamiento, habiendo en el caso de superar la constante de tiempo una tensión por la resistencia (R3).

5.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 4, caracterizado porque en el punto de conexión del condensador (C1) y la resistencia (R3) está previsto un diodo (D3) Zener, que define el intervalo admisible de la variación de la tensión de funcionamiento.

6.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 5, caracterizado porque en el lado de salida del diodo (D3) Zener está previsto un condensador (C2) adicional conectado en oposición al potencial de tensión de funcionamiento, para limitar la velocidad de aumento de la tensión de encendido del elemento de protección fina.

7.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento (T1) de protección fina se activa a través de un transistor (T2), cuya base está conectada al condensador (C2).

8.- Circuito de protección contra sobretensión según la reivindicación 7, caracterizado porque entre el potencial de tensión de funcionamiento y la base del transistor (T2) está conectado un diodo (D4) Zener adicional para ajustar la

tensión de limitación máxima.

9.,- Circuito de protección contra sobretensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre las etapas de protección está conectado un elemento de desacoplamiento en forma de una resistencia, una inductancia, un capacitor y/o un grupo constructivo TBU.