Disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante de un amplificador de potencia.

Disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante para un amplificador de potencia (1),

en el que el amplificador de potencia (1) presenta varios componentes de etapa final (21) y varias fuentes de alimentación (2) y en el que las fuentes de alimentación (2) están interconectadas por sus conexiones del lado de carga y suministran energía a los componentes de etapa final (21), caracterizada porque, si, al menos, una fuente de alimentación (2) falla, se desconecta de forma activa al menos un componente de etapa final (21).

Disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante de un amplificador de potencia

La invención se refiere a una disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante para un amplificador de potencia, en particular para un amplificador de potencia de alta frecuencia, como los empleados en la técnica de comunicaciones para emitir señales de radiodifusión y televisión, en estaciones base de radiotelefonía móvil, en la técnica de radar, en la técnica de medición de CEM y con fines científicos para generar grandes

potencias de alta frecuencia.

Normalmente, los amplificadores de potencia de alta frecuencia están formados por varios amplificadores de etapa final de alta frecuencia individuales, que se conectan a componentes de etapa final de alta frecuencia mediante acopladores (divisores de potencia y acopladores de potencia). Sólo así se logra la potencia de salida total necesaria. El fallo de uno o varios de estos amplificadores de etapa final de alta frecuencia, tiene como resultado una potencia de salida reducida, pero aún es posible una transmisión - con una relación señal-ruido S/N reducida en el lugar de recepción - con una potencia de salida reducida. La potencia de salida restante se calcula según la fórmula Psai = Pnom*m2/n2, en la que Psai representa la potencia de salida restante, Pnm significa la potencia de salida nominal cuando funcionan todos los amplificadores de etapa final, [m] es el número de amplificadores de etapa final que funcionan y [n] representa el número total de amplificadores de etapa final.

En cambio, en caso de fallar una fuente de alimentación ya no es posible una transmisión, siempre que ésta no esté ejecutada de manera redundante. Pero precisamente las fuentes de alimentación presentan un riesgo de fallo relativamente alto, ya que constituyen el eslabón de unión entre la red de suministro de corriente pública y los subgrupos de los distintos aparatos. La calidad de la red pública varía mucho no sólo en diferentes países, sino también dentro de plantas industriales, de manera que no es raro que se produzcan grandes fluctuaciones de tensión, puntas de tensión o breves cortes. Adicionalmente, los subgrupos cada vez más rápidos y potentes y al mismo tiempo, el deseo de que las fuentes de alimentación sean más compactas, llevan a fuentes de alimentación conmutadas complejas, que presentan numerosos componentes sometidos a grandes cargas y por lo tanto están sujetas a fallos estadísticos. Por consiguiente, para aumentar la fiabilidad de funcionamiento es deseable una alimentación de corriente redundante del amplificador de potencia.

Por el documento US 6.64.26 se conoce una disposición redundante de fuentes de alimentación para la alimentación de corriente de varios amplificadores de potencia de alta frecuencia mutuamente independientes. Cada amplificador de potencia de alta frecuencia presenta una fuente de alimentación, una etapa de potencia de alta frecuencia y un elemento de linealidad, constituyendo la etapa de potencia de alta frecuencia y el elemento de linealidad, la carga de la fuente de alimentación, que les suministra energía. Al mismo tiempo, todas las fuentes de alimentación se conectan adicionalmente a un bus de alimentación. Cuando una fuente de alimentación falla, se genera una señal de error, con lo que se abre un conmutador y la fuente de alimentación se separa de la carga del amplificador de potencia de alta frecuencia y del bus de alimentación. Las fuentes de alimentación restantes están dimensionadas, de manera que puedan seguir suministrando energía al amplificador de potencia de alta frecuencia en el que ha fallado la fuente de alimentación. Un sensor de corriente registra además el consumo de corriente de la carga conectada. Si la corriente consumida no está dentro de un intervalo definido, esto sugiere un error en la etapa de potencia de alta frecuencia o el elemento de linealidad. A continuación, un conmutador separa la carga de la fuente de alimentación correspondiente al amplificador de potencia y del bus de alimentación.

La desventaja de la disposición del documento US 6.64.26 es que no es posible desconectar amplificadores de etapa final individuales que constituyan conjuntamente un amplificador de potencia de alta frecuencia. El amplificador de potencia de alta frecuencia debe continuar funcionando o desconectarse como un todo, dejando de emitir señales en este último caso. No está previsto un servicio con una potencia de salida reducida. Para asegurar una redundancia, todas las fuentes de alimentación deben estar ostensiblemente sobredimensionadas. Si, por ejemplo, únicamente están conectados mediante el bus de alimentación dos amplificadores de potencia de alta frecuencia a, respectivamente, una fuente de alimentación, cada fuente de alimentación debe estar diseñada para el doble de potencia con el fin de poder suministrar energía a los demás amplificadores de potencia en caso de error. De lo contrario, uno o los dos sensores de corriente de los amplificadores de alta frecuencia comunicarían un error, lo que haría que uno o los dos amplificadores de alta frecuencia se separasen del bus de alimentación mediante los conmutadores correspondientes. No obstante, al menos un amplificador de alta frecuencia dejaría de funcionar por completo. Con el fin de lograr una redundancia, el coste de toda la disposición aumenta significativamente, especialmente en el caso de fuentes de alimentación con potencias de varios kilovatios. Si, por ejemplo, hay más de dos amplificadores de potencia de alta frecuencia conectados al bus de alimentación, es posible disminuir en cierta medida la reserva de potencia de las fuentes de alimentación, pero para alimentar etapas amplificadoras idénticas han de emplearse respectivas fuentes de alimentación diferentes en función del número de amplificadores de potencia individuales. El tamaño diferente de las fuentes de alimentación hace imposible diseñar la carcasa de manera uniforme para un número diferente de amplificadores de potencia dentro de una carcasa. Además, en caso de error, los conmutadores utilizados deben poder desconectar una corriente de cortocircuito, a veces, mayor de 1 A. El tamaño y el coste de un conmutador de este tipo no son por lo tanto nada despreciables.

La invención tiene por lo tanto el objetivo de crear una disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante mediante fuentes de alimentación para un amplificador de potencia de alta frecuencia, en la que las distintas fuentes de alimentación tengan una reserva de potencia relativamente pequeña y en caso de un fallo de, al menos, una fuente de alimentación siga siendo posible una continuación del servicio, aunque con una potencia de transmisión reducida. Al mismo tiempo, las fuentes de alimentación utilizadas deben ser uniformes, para crear condiciones básicas favorables en la adquisición y el diseño de la carcasa.

El objetivo se logra mediante una disposición de circuito con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas contienen perfeccionamientos ventajosos de la invención.

La disposición de circuito según la invención proporciona una alimentación de corriente redundante para un amplificador de potencia, en particular un amplificador de potencia de alta frecuencia, presentando el amplificador de potencia varios componentes de etapa final y varias fuentes de alimentación. Las fuentes de alimentación están aquí interconectadas por sus conexiones del lado de carga y suministran conjuntamente energía a los componentes de etapa final. Si, al menos, una fuente de alimentación falla, se desconecta inmediatamente de forma activa, al menos, un componente de etapa final.

Gracias a que distintos componentes de etapa final de un amplificador de potencia son alimentados mediante una línea de alimentación conjunta por distintas fuentes de alimentación, en caso de fallar una fuente de alimentación el servicio continúa, sin que para ello las fuentes de alimentación restantes tengan que encargarse forzosamente de la alimentación. Con el fallo de una fuente de alimentación se desconecta un número determinado de componentes de etapa final, siendo posible la continuación del servicio, aunque con una potencia de transmisión reducida. Por lo tanto, la potencia de las fuentes de alimentación puede adaptarse al desarrollo normal del servicio sin necesidad de aceptar pérdidas en la redundancia. Las fuentes de alimentación tienen además todas preferentemente la misma forma constructiva, lo que facilita una integración en la carcasa.

Otra ventaja de la invención es que todas las fuentes de alimentación están conectadas a, al menos, un filtro común en su punto de conexión común del lado... [Seguir leyendo]

1. Disposición de circuito para la alimentación de corriente redundante para un amplificador de potencia (1), en el que el amplificador de potencia (1) presenta varios componentes de etapa final (21) y varias fuentes de alimentación (2) y en el que las fuentes de alimentación (2) están ¡nterconectadas por sus conexiones del lado de carga y suministran energía a los componentes de etapa final (21), caracterizada porque, si, al menos, una fuente de alimentación (2) falla, se desconecta de forma activa al menos un componente de etapa final (21).

2. Disposición de circuito según la reivindicación 1,caracterizada porque dos respectivos componentes de etapa final (21), se controlan mediante un acoplador híbrido de 9° (19) y forman una unidad de etapa final (32i, 322, 32).

3. Disposición de circuito según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque, en caso de un fallo, cada fuente de alimentación (2) emite por medio de una línea de estado (7) una señal de error y realizándose la desconexión del o de los componentes de etapa final (21) en función de la señal de error.

4. Disposición de circuito según la reivindicación 3, caracterizada porque las líneas de estado (7) de todas las fuentes de alimentación (2) están conectadas entre sí de manera que se emite una señal de error común.

5. Disposición de circuito según la reivindicación 3, caracterizada porque las líneas de estado (7) de n fuentes de alimentación (2) están respectivamente conectadas a una entrada de una unidad lógica (5) y porque n-1 líneas de salida de la unidad lógica (5) están conectadas respectivamente a, al menos, un componente de etapa final (21).

6. Disposición de circuito según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque, en caso de un fallo de, al menos, una fuente de alimentación (2), el componente de etapa final (21) al que se alimenta la señal de error de esta fuente de alimentación (2) se desconecta, conectando a masa, mediante un elemento de conmutación (3), una tensión de polarización de los transistores de potencia del componente de etapa final (21).

7. Disposición de circuito según la reivindicación 6, caracterizada porque el componente de etapa final (21) se desacopla de una potencia de mando de alta frecuencia mediante una unidad de conmutación (31), y a la unidad de conmutación (31) se le alimenta la señal de error de esta fuente de alimentación (2).

8. Disposición de circuito según la reivindicación 4, caracterizada porque, en caso de un fallo de, al menos, una fuente de alimentación (2) se desconecta la tensión de polarización de los transistores de potencia del componente de etapa final (21) que presenta un elemento de conmutación (3) al que se alimenta la señal de error común.

9. Disposición de circuito según la reivindicación 8, caracterizada porque el componente de etapa final (21) que dispone de una unidad de conmutación (31) se desacopla, mediante la misma, de una línea de mando de alta frecuencia, y alimentándose a la unidad de conmutación (31) la señal de error común.

1. Disposición de circuito según la reivindicación 5, caracterizada porque en caso de un fallo de n-1 fuentes de alimentación (2) se desconecta, mediante un respectivo elemento de conmutación (3), una tensión de polarización de los transistores de potencia de hasta n-1 componentes de etapa final (21), y estando conectado cada elemento de conmutación (3) a una salida de la unidad lógica (5).

11. Disposición de circuito según la reivindicación 1, caracterizada porque adicionalmente se desacoplan de una línea de mando de alta frecuencia hasta n-1 componentes de etapa final (21) mediante una respectiva unidad de conmutación (31), y estando conectada dicha unidad de conmutación (31) a una línea de salida de la unidad lógica (5).

12. Disposición de circuito según la reivindicación 7 o 9 u 11, caracterizada porque la unidad de conmutación (31) presenta un diodo PIN (96), mediante el cual, la potencia de mando de alta frecuencia, se conecta a masa.

13. Disposición de circuito según la reivindicación 2, caracterizada porque el acoplador híbrido de 9° (19, 27) presenta una resistencia de compensación de carga (2, 28) en el que se absorbe la potencia reflejada.

14. Disposición de circuito según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque las fuentes de alimentación (2) están conectadas por sus conexiones del lado de carga a, al menos, un filtro común (6), para así evitar que influya en las fuentes de alimentación (2) una energía de alta frecuencia generada por los componentes de etapa final (21).

15. Disposición de circuito según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque una carga de los componentes de etapa final (21) conectada a las fuentes de alimentación (2) está dividida de tal manera que, durante el servicio exento de error, cada fuente de alimentación (2) proporciona la misma potencia.

16. Disposición de circuito según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque el amplificador de potencia (1) presenta unidades funcionales (9) que son necesarias para el funcionamiento del amplificador de

potencia (1) y porque estas unidades funcionales (9) están conectadas a todas las fuentes de alimentación (2) mediante una línea de alimentación de corriente común.

17. Disposición de circuito según la reivindicación 16, caracterizada porque las unidades funcionales (9) 5 comprenden un preamplificador (15), un amplificador excitador (16), una unidad de mando (1), una regulación de potencia (11) con detector de alta frecuencia (12), un control de error (13) y al menos un ventilador (14).