RECTIFICADOR SINCRONO AUTORREGULADO.

Rectificador síncrono autorregulado conectado entre un devanado secundario (2) de transformador (3),

y un filtro LC (4), comprendiendo el citado rectificador síncrono autorregulado - dos transistores MOSFET (11, 14) que tienen, cada uno, una conexión de rejilla (12, 15), estando cada una de las citadas conexiones de rejilla (12, 15) montadas en serie con un circuito de protección de rejilla (28, 29) caracterizado porque, cada circuito de protección de rejilla (28, 29), comprende un puente divisor (13, 16) y, montado en paralelo con el puente divisor (13, 16), un interruptor (17, 18) que tiene una posición abierta y una posición cerrada, y porque el rectificador (1) comprende un dispositivo de mando (19) de los interruptores (17, 18), recibiendo el citado dispositivo de mando (19) una señal de entrada (20) proporcional a la tensión en la entrada del rectificador (1) y emitiendo señales de salida (21, 22) para mandar los interruptores (17, 18)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E00403115.

Solicitante: ALCATEL.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 54, RUE DE LA BOETIE,75008 PARIS.

Inventor/es: DIALLO, ALMADIDI, CEUNEBROCK,PATRICK.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 9 de Noviembre de 2000.

Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02M3/335S2S

Clasificación PCT:

  • H02M3/335 ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformadores H01F; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P). › H02M 3/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente continua. › utilizando solamente dispositivos semiconductores.

Clasificación antigua:

  • H02M3/335 H02M 3/00 […] › utilizando solamente dispositivos semiconductores.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

RECTIFICADOR SINCRONO AUTORREGULADO.

Fragmento de la descripción:

Rectificador síncrono autorregulado.

La invención se refiere a un rectificador síncrono autorregulado. La invención se refiere en particular a un rectificador síncrono autorregulado utilizado en un convertidor CA/CC o CC/CC.

La invención se refiere a un rectificador síncrono, regulado por devanado acoplado, o autorregulado en transferencia directa de energía, simétrico o asimétrico. En lo que sigue del texto, la expresión "rectificador síncrono autorregulado" designa también "rectificador síncrono regulado por devanado acoplado".

Se conocen sistemas de conversión asimétricos que comprenden una fuente de tensión inicial que alimenta a un primario de transformador, montado en paralelo con un interruptor principal. El secundario del transformador está montado en cascada con un rectificador síncrono autorregulado y un filtro. La salida del filtro facilita una tensión continua controlada en una aplicación. En este tipo de cadena de conversión, el rectificador síncrono autorregulado tiene por objeto

    - facilitar a la aplicación, a través del filtro, la energía transferida por el transformador en el período conductor del interruptor principal, y
    - bloquear la transferencia en el período no conductor del interruptor principal, siendo alimentada la aplicación por la bobina del filtro durante este período no conductor del interruptor principal.

El rectificador síncrono autorregulado está constituido, en asimétrico, por dos MOSFETs dispuestos de manera que aseguren las dos funciones anteriormente citadas. Por ejemplo, el rectificador síncrono autorregulado comprende, en asimétrico

    - una primera y una segunda salida de rectificador,
    - un primer transistor MOSFET conectado entre la primera extremidad del secundario del transformador y la primera salida del rectificador, y que tiene una conexión de rejilla con la segunda extremidad del secundario del transformador,
    - un segundo transistor MOSFET conectado entre la primera salida del rectificador y la segunda salida del rectificador, y que tiene una conexión de rejilla con la primera extremidad del transformador.

La tensión en el secundario del transformador es la que regula los dos MOSFETs.

Con el deseo de ahorrar, los constructores desean desarrollar convertidores que ofrezcan en el seno de un mismo producto, una amplia franja de tensión de entrada. Esto implica que a su vez el voltaje en el secundario del transformador estará también en una amplia franja de tensión. Ahora bien, el voltaje en el secundario del transformador constituye también la señal de rejilla de los MOSFETs del rectificador. Las tensiones aplicables a las rejillas de los MOSFETs son limitadas. Si se aplica una tensión demasiado elevada a la rejilla de un MOSFET, éste puede quedar destruido. Para proteger los MOSFETs de una sobretensión de rejilla, es conocido montar las conexiones de rejilla en serie con un puente divisor de tensión pasivo. La patente americana US 5.708.571 divulga, por ejemplo, un rectificador síncrono cuyos transistores están provistos de circuitos de protección no controlables. Sin embargo, la presencia de este divisor de tensión constituye una fuente de pérdidas importantes cuando la tensión en el secundario del transformador es demasiado baja o demasiado elevada. La tensión aplicable a la rejilla de los MOSFETs es demasiado baja o demasiado elevada para regular los MOSFETs de modo óptimo, es decir, que ofrezca una dinámica de control óptima y la más económica en pérdidas. Resulta así que para bajas tensiones de salida, la potencia transferida posible es muy baja, y para las tensiones de salida más elevadas, la dinámica de tensión de entrada será reducida.

Uno de los objetos de la presente invención es proponer un rectificador síncrono autorregulado que presente una protección de rejilla contra las sobretensiones de rejilla, que permita una gran variación de la tensión de entrada, al tiempo que tenga un rendimiento óptimo para las corrientes y las tensiones de salida.

A tal efecto, la invención se refiere a un rectificador síncrono autorregulado conectado entre un devanado secundario de transformador, y un filtro LC.

El citado rectificador síncrono autorregulado comprende dos transistores MOSFET que tienen, cada uno, una conexión de rejilla, estando cada una de las citadas conexiones de rejilla montadas en serie con un circuito de protección de rejilla.

De acuerdo con la invención, cada circuito de protección de rejilla, comprende un puente divisor y, montado en paralelo con el puente divisor, un interruptor que tiene una posición abierta y una posición cerrada. Además, el rectificador comprende un dispositivo de mando de los interruptores, recibiendo el citado dispositivo de mando una señal de entrada proporcional a la tensión en la entrada del rectificador y que emite señales de salida para mandar los interruptores.

En una primera forma de realización asimétrica, el rectificador está conectado entre el devanado secundario de un transformador que tiene una primera y una segunda extremidades de transformador, y el filtro LC que tiene una primera y una segunda entrada de filtro, y comprende:

    - una primera y una segunda entradas de rectificador conectadas respectivamente a la primera y la segunda extremidades de transformador,
    - una primera y una segunda salida de rectificador, estando conectada la segunda salida de rectificador a la segunda entrada de rectificador,
    - un transistor MOSFET directo conectado entre la primera entrada de rectificador y la primera salida de rectificador y que tiene una conexión de rejilla conectada a la segunda entrada de rectificador, estando la citada conexión de rejilla montada en serie con el circuito de protección de rejilla,
    - un transistor MOSFET de rueda libre conectado entre la primera salida de rectificador y la segunda salida de rectificador y que tiene una conexión de rejilla conectada a la primera entrada de rectificador, estando la citada conexión de rejilla montada en serie con el circuito de protección de rejilla.

En una segunda forma de realización simétrica, el devanado secundario de transformador comprende un primer y un segundo sub-devanados en oposición de fase, comprendiendo cada sub-devanado una primera y una segunda extremidades de transformador, y el filtro LC tiene una primera y una segunda entrada de filtro.

El rectificador síncrono autorregulado comprende

    - una primera y una segunda entradas de rectificador conectadas respectivamente a las extremidades de transformador del primer sub-devanado que define un primer sub-conjunto,
    - una primera y una segunda entradas de rectificador conectadas respectivamente a las extremidades de transformador del segundo sub-devanado que define un segundo subconjunto,
    - una primera y una segunda salida de rectificador, estando conectada la segunda salida de rectificador a la segunda entrada de rectificador del primer subconjunto.

Uno de los transistores MOSFET está conectado entre la primera entrada de rectificador del primer subconjunto y la primera salida de rectificador y tiene una conexión de rejilla conectada a la segunda entrada de rectificador del primer subconjunto, estando la citada conexión de rejilla montada en serie con el circuito de protección de rejilla.

El otro de los transistores MOSFET está conectado entre la primera entrada de rectificador del segundo subconjunto y la primera salida de rectificador y tiene una conexión de rejilla conectada a la segunda entrada de rectificador del segundo subconjunto, estando la citada conexión de rejilla montada en serie con el circuito de protección de rejilla.

En un modo de funcionamiento, el dispositivo de mando genera dos señales de salida independientes una de la otra, mandando cada señal uno de los interruptores.

En otro modo de funcionamiento, el dispositivo de mando genera dos señales de salida dependientes una de la otra, mandando cada señal uno de los interruptores.

El dispositivo de mando comprende medios para generar al menos un valor umbral, y medios de comparación de la señal de entrada proporcional a la tensión de entrada de rectificador con el citado valor...

 


Reivindicaciones:

1. Rectificador síncrono autorregulado conectado entre un devanado secundario (2) de transformador (3), y un filtro LC (4), comprendiendo el citado rectificador síncrono autorregulado

    - dos transistores MOSFET (11, 14) que tienen, cada uno, una conexión de rejilla (12, 15), estando cada una de las citadas conexiones de rejilla (12, 15) montadas en serie con un circuito de protección de rejilla (28, 29)

caracterizado porque, cada circuito de protección de rejilla (28, 29), comprende un puente divisor (13, 16) y, montado en paralelo con el puente divisor (13, 16), un interruptor (17, 18) que tiene una posición abierta y una posición cerrada, y porque el rectificador (1) comprende un dispositivo de mando (19) de los interruptores (17, 18), recibiendo el citado dispositivo de mando (19) una señal de entrada (20) proporcional a la tensión en la entrada del rectificador (1) y emitiendo señales de salida (21, 22) para mandar los interruptores (17, 18).

2. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con la reivindicación 1 conectado entre el devanado secundario (2) de transformador (3) que tiene una primera y una segunda extremidades de transformador (5, 6) y el filtro LC (4) que tienen una primera y una segunda entrada de filtro (7, 8), caracterizado porque el citado rectificador síncrono autorregulado comprende

    - una primera y una segunda entrada de rectificador (26, 27) conectadas respectivamente a la primera y la segunda extremidades de transformador (5, 6),
    - una primera y una segunda salida de rectificador (9, 10), estando conectada la segunda salida de rectificador (10) a la segunda entrada de rectificador (27),
    - el transistor MOSFET directo (11) que está conectado entre la primera entrada de rectificador (26) y la primera salida de rectificador (9) y que tiene una conexión de rejilla (12) conectada a la segunda entrada de rectificador (27), estando la citada conexión de rejilla (12) montada en serie con el circuito de protección de rejilla,
    - el transistor MOSFET de rueda libre (14) que está conectado entre la primera salida de rectificador (9) y la segunda salida de rectificador (10) y que tiene una conexión de rejilla (15) conectada a la primera entrada de rectificador (26), estando la citada conexión de rejilla (15) montada en serie con el circuito de protección de rejilla.

3. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el devanado secundario (2) de transformador (3) un primer y un segundo sub-devanados (2a, 2b) en oposición de fase, comprendiendo cada sub-devanado una primera y una segunda extremidades de transformador (5a, 6a; 5b, 6b), y un filtro LC (4) que tiene una primera y una segunda entrada de filtro (7, 8), caracterizado porque el citado rectificador síncrono autorregulado comprende

    - una primera y una segunda entrada de rectificador (26a, 27a) conectadas respectivamente a las extremidades de transformador (5a, 6a) del primer sub-devanado (2a) que define un primer subconjunto,
    - una primera y una segunda entrada de rectificador (26b, 27b) conectadas respectivamente a las extremidades de transformador (5b, 6b) del segundo sub-devanado (2b) que define un segundo subconjunto,
    - una primera y una segunda salida de rectificador (9, 10) estando conectada la segunda salida de rectificador (10) a la segunda entrada de rectificador (27a) del primer subconjunto,
    - uno (11) de los transistores MOSFET (11, 14) que está conectado entre la primera entrada de rectificador (26a) del primer subconjunto y la primera salida de rectificador (9) y que tiene una conexión de rejilla (12) conectada a la segunda entrada de rectificador (27a) del primer subconjunto, estando la citada conexión de rejilla (12) montada en serie con el circuito de protección de rejilla (28),
    - el otro (14) de los transistores MOSFET (11, 14) que está conectado entre la primera entrada de rectificador (26b) del segundo subconjunto y la primera salida de rectificador (9) y que tiene una conexión de rejilla (15) conectada a la segunda entrada de rectificador (27b) del segundo subconjunto, estando la citada conexión de rejilla (15) montada en serie con el circuito de protección de rejilla (29).

4. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el dispositivo de mando (19) genera dos señales de salida (21, 22) independientes una de la otra, mandando cada señal uno de los interruptores (17, 18).

5. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el dispositivo de mando (19) genera dos señales de salida (21, 22) dependientes una de la otra, mandando cada señal uno de los interruptores (17, 18).

6. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el dispositivo de mando (19) comprende medios para generar al menos un valor umbral (25), y medios de comparación de la señal de entrada (20) proporcional a la tensión de entrada de rectificador con el citado valor umbral (25), y porque las señales de salida (22, 21) son función del sentido de la comparación entre la señal de entrada (20) proporcional a la tensión de entrada de rectificador con el citado valor umbral (25).

7. Rectificador síncrono autorregulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque comprende medios de medición de tensión (30) que comprenden un diodo (23) montado en serie con una capacidad de medición (24), y conectados entre la segunda entrada de rectificador (27) y la primera salida de rectificador (9), siendo tomada la señal de entrada (20) entre el citado diodo (23) y la capacidad de medición (24).


 

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