Convertidor para un circuito de retardo para señales PWM.

Convertidor con un circuito de retardo para una señal PWM (A, nA) que se encuentra en la entrada ? del circuito de retardo (D), a través del cual se retardan los flancos ascendentes de la señal PWM (A, nA) en la medida de un retardo de conexión (Ton) y los flancos descendentes de la señal PWM (A, nA) en la medida de un retardo de desconexión (Toff), para la formación de una señal de activación (A', nA'), que se encuentra en la salida (a) del circuito de retardo (D), para un elemento de circuito de semiconductores (TH, TL), en el que

- la entrada (e) está conectada a través de un circuito en serie, formado por una primera resistencia (R1) y por una segunda resistencia (R2), con una primera conexión de un premier condensador (C1), cuya segunda conexión se encuentra constantemente en un nivel bajo (L),

- la primera conexión del primer condensador (C1) está conectada con una entrada de un comparador (K), cuya salida forma la salida (a) del circuito de retardo (D), que cambia, en función de un nivel de la tensión en la entrada del comparador (K), entre un nivel alto (H) y un nivel bajo (L), en el que el nivel de la tensión en la salida del comparador (K) depende del estado de carga de primer condensador (C1),

- un diodo (D1) está conectado en paralelo a la segunda resistencia (R2), de tal manera que esta segunda resistencia (R2) junto con la primera resistencia (R1) en el caso de un cambio desde un nivel bajo (L) hacia un nivel 15 alto (H) en la entrada (e) del circuito de retardo (D) limita una corriente de carga para el primer condensador (C1), mientras que su corriente de descarga en el caso de un cambio desde un nivel alto (H) hacia un nivel bajo (L) en la entrada (e) solamente se limita a través de la primera resistencia (R1).

Convertidor para un circuito de retardo para señales PWM.

La invención se refiere a un convertidor con un circuito de retardo para señales PWM. Tales convertidores encuentran amplia aplicación, por ejemplo, en el campo de la técnica de accionamiento, para alimentar motores eléctricos con corriente.

Para la alimentación de un motor eléctrico con corriente se conoce convertir la tensión continua que está disponible en un circuito intermedio por medio de un circuito de semi-puente en corriente alterna para las fases individuales del motor. Por cada motor eléctrico se necesita para ello un circuito de semi-puente, con cuyos dos elementos de circuito de semiconductores se conmuta la fase del motor de forma alterna al carril positivo y al carril negativo de la corriente del circuito intermedio. Normalmente, en este caso se emplea el procedimiento de modulación de la anchura del impulso (procedimiento PWM) , en el que se acondiciona una señal PWN de tal manera que con ello se pueden activar los dos elementos de conmutación de semiconductores.

El documento DE 102005020805 A1 describe un circuito de semi-puente de este tipo, accionado de acuerdo con el procedimiento PWM y explica que durante la conmutación entre los dos elementos de circuito de semiconductores es importante el mantenimiento de un tiempo de enclavamiento, tiempo de bloqueo, durante el que los dos elementos de circuito de semiconductores están desconectados y, por lo tanto, no son conductores, puesto que de lo contrario existe la amenaza de un cortocircuito entre el carril positivo y el carril negativo de la corriente. El documento DE 102005020805 A1 explica también cómo se puede generar dicho tiempo de bloqueo: a través del retardo de flancos ascendentes de las señales PWM se asegura que se mantenga un tiempo de bloqueo. De acuerdo con al menos un ejemplo de realización en la publicación mencionada, se retardan también los flancos descendentes de las señales PWM y en concreto en la medida de un retardo de desconexión (td1) , que es menor que el retardo de conexión (te1 + td1) de los flancos ascendentes. El tiempo de bloqueo es entonces la diferencia de los dos tiempos de retardo.

El documento JP 58034620 A muestra un convertidor con un circuito de retardo para una señal PWM que se encuentra en la entrada del circuito de retardo a través del cual se retardan los flancos ascendentes de la señal PWM en la medida de un retardo de conexión y los flancos descendentes de la señal PWM en la medida de un retardo de desconexión para la formación de una señal de activación, que se encuentra en la salida del circuito de retardo, para un elemento de circuito de semiconductores, en el que la entrada está conectada a través de una primera resistencia con una primera conexión de un primer condensador, cuya segunda conexión se mantiene constante en un nivel bajo (L) .

El cometido de la presente invención es indicar un convertidor con un circuito de retardo lo más sencillo posible, con el que se puede realizar un retardo de la conexión para flancos ascendentes y un retardo de la desconexión para flancos ascendentes de una señal PWM.

Este cometido se soluciona por medio de un convertidor de acuerdo con la reivindicación 1.

El circuito de retardo contiene un primer condensador, cuyo estado de carga determina el nivel de la tensión en la entrada de un comparador. Si se conmuta una señal PWM en la entrada del circuito de retardo desde un nivel bajo a un nivel alto, entonces se carga el primer condensador a través de un circuito en serie formado por una primera resistencia y por una segunda resistencia. Por medio de un diodo conectado en paralelo a la segunda resistencia se puentea esta segunda resistencia, cuando el primer condensador se descarga después de un cambio de la señal PWN desde un nivel alto a un nivel bajo. La descarga del condensador se realiza, por lo tanto, más rápidamente que la carga.

Puesto que el estado de carga del condensador determina el nivel de la tensión en la entrada del comparador, y éste conmuta su salida, en el caso de que se exceda un nivel de conexión, desde un nivel bajo a un nivel alto, y conmuta sui salida, en el caso de que no se alcance un nivel de desconexión, desde un nivel alto a un nivel bajo, se pueden retardar los flancos ascendentes y los flancos descendentes del circuito de forma diferente. Los flancos ascendentes son retardados con un retardo de conexión, que es mayor que un retardo de desconexión, con el que se retardan los flancos descendentes de la señal PWM.

El tiempo de bloqueo, durante el que dos elementos del circuito de semiconductores de un semi-puente están desconectados al mismo tiempo, corresponde a la diferencia del retardo de conexión y del retardo de desconexión.

El circuito de retardo descrito se ocupa, además, de que las señales utilizadas para la conmutación de los conmutadores de semiconductores no se queden por debajo de una duración mínima del impulso de acuerdo con el retardo de desconexión. De esta manera, se pueden evitar los efectos negativos de las duraciones de conexión demasiado cortas de los elementos del circuito de semiconductores. Tales duraciones de conexión demasiado cortas pueden conducir, en efecto, a que en diodos de marcha libre, que están conectados en paralelo a los elementos del circuito de semi-puente, se produzca un comportamiento de interrupción de la corriente, con lo que la corriente se modifica muy rápidamente y se inducen a través de las inductividades de dispersión presentes unas tensiones altas que pueden destruir los semiconductores de potencia implicados.

Otras ventajas así como detalles de la presente invención se deducen a partir de la descripción siguiente de una 5 forma de realización preferida con la ayuda de las figuras. En este caso:

La figura 1 muestra un semi-puente en un convertidor.

La figura 2 muestra señales PWM para la activación de un semi-puente.

La figura 3 muestra un circuito de retardo para señales PWM.

La figura 4 muestra diagramas de las señales y del potencial.

La figura 1 muestra un fragmento de un convertidor. Un circuito intermedio proporciona una tensión continua Uzk. Por medio de un circuito de semi-puente se conecta una fase de un motor M (o en general: una carga) , alternando sobre el potencial positivo y el potencial negativo del circuito intermedio. El circuito de semi-puente está constituido en este caso por dos elementos de circuito de semiconductores TH, TL, que son de forma alterna conductores o bien están bloqueados y nunca deben ser ambos conductores. En este elemento de circuito de semiconductores TH.

TL se trata, por ejemplo, de IGBTs o de Power-MOSFETs. En paralelo con los elementos de circuito de semiconductores TH, TL están conectados unos diodos de marcha libre DH, DL. A través de la desconexión de la corriente de carga se induce una tensión, en virtud de la inductividad de la carga, que se opone a la desconexión. Las corrientes que resultan de ello son conducidas en adelante a través de los diodos de marcha libre DH, DL a través del circuito intermedio.

Para la activación de un motor normalmente trifásico se necesitan tres semi-puentes, como se representan en la figura 1.

La activación de un semi-puente, es decir, la conexión de los elementos de circuito de semiconductores TH, TL, se explica a continuación. Una señal PWM digital A, es decir, que salta en vaivén entre un nivel alto y un nivel bajo, se encuentra en el semi-puente. La relación de exploración de A corresponde en este caso a la tensión, que debe existir en la fase del motor M. Así, por ejemplo, la fase en el caso de una relación de exploración de 0, 5 está precisamente entre el potencial positivo y el potencial negativo del circuito intermedio, es decir, en 0V. Con una relación de exploración entre 0 y 1 se puede ajustar, por lo tanto, en la fase del motor M cualquier tensión entre el potencial negativo y el potencial positivo del circuito intermedio.

Puesto que los dos elementos de circuito de semiconductores TH, TL (salvo el mantenimiento del tiempo de bloqueo) deben conectarse en sentido contrario, se genera por la señal PWM A por medio de un inversor I una señal PWM nA inversa a A. Tanto A como también nA recorren en cada caso un circuito de retardo D, que genera de nuevo señales digitales A’ y nA’, respectivamente, y cuyo modo de función se describe en detalle más adelante. Este circuito de retardo D se ocupa esencialmente del mantenimiento del tiempo de... [Seguir leyendo]

1. Convertidor con un circuito de retardo para una señal PWM (A, nA) que se encuentra en la entrada ? del circuito de retardo (D) , a través del cual se retardan los flancos ascendentes de la señal PWM (A, nA) en la medida de un retardo de conexión (Ton) y los flancos descendentes de la señal PWM (A, nA) en la medida de un retardo de desconexión (Toff) , para la formación de una señal de activación (A’, nA’) , que se encuentra en la salida (a) del circuito de retardo (D) , para un elemento de circuito de semiconductores (TH, TL) , en el que

- la entrada (e) está conectada a través de un circuito en serie, formado por una primera resistencia (R1) y por una segunda resistencia (R2) , con una primera conexión de un premier condensador (C1) , cuya segunda conexión se encuentra constantemente en un nivel bajo (L) ,

- la primera conexión del primer condensador (C1) está conectada con una entrada de un comparador (K) , cuya salida forma la salida (a) del circuito de retardo (D) , que cambia, en función de un nivel de la tensión en la entrada del comparador (K) , entre un nivel alto (H) y un nivel bajo (L) , en el que el nivel de la tensión en la salida del comparador (K) depende del estado de carga de primer condensador (C1) ,

- un diodo (D1) está conectado en paralelo a la segunda resistencia (R2) , de tal manera que esta segunda resistencia (R2) junto con la primera resistencia (R1) en el caso de un cambio desde un nivel bajo (L) hacia un nivel alto (H) en la entrada (e) del circuito de retardo (D) limita una corriente de carga para el primer condensador (C1) , mientras que su corriente de descarga en el caso de un cambio desde un nivel alto (H) hacia un nivel bajo (L) en la entrada (e) solamente se limita a través de la primera resistencia (R1) .

2. Convertidor con un circuito de retardo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el circuito de retardo (D) presenta, además, un segundo condensador (C2) , que está conectado entre la entrada y la salida del comparador (K) .

3. Convertidor con un circuito de retardo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el retardo de la conexión (Ton) es mayor que el retardo de la desconexión (Toff) .

4. Convertidor con un circuito de retardo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un nivel de conexión del comparador (K) se encuentra entre el nivel bajo (L) y el nivel alto (H) , y un nivel de desconexión del comparador (K) se encuentra entre el nivel bajo (L) y el nivel de conexión.