Dispositivo para la transmisión de datos dentro de un sistema electrónico.

Un dispositivo (6) para la transferencia de datos (16) para un sistema de electrónica de potencia (2),

- con un transmisor (8) que emite de salida en sus puertos de salida diferenciales (20a-p) una señal diferencial (38a, b) que corresponde a los datos (16),

- con un transformador (10), cuyos puertos de entrada (24a, b) están conectados con los puertos de salida diferenciales (20a-p) del transmisor (8) en forma de un puente completo, en el que cada puerto de salida diferencial (20a-p) está conectado con uno de los puertos de entrada (24a, b) del transformador (10) a través de una resistencia óhmica protectora (22a-p),

- con cada divisor de tensión óhmico (12) conectado entre los puertos de salida (26a, b) del transformador (10), en el que

el divisor de tensión (12) tiene dos nodos (30a, b) a los cuales están conectados los puertos de entrada (32a, b) de un amplificador diferencial (14), en el que el divisor de tensión (12) tiene una primera resistencia (28b) entre los nodos (30a, b) y una segunda resistencia (28a) y una tercera resistencia (28c), las cuales en cada caso conducen desde un nodo (30a, b) hasta un puerto de salida (26a, b) del transformador (10)

- y el amplificador diferencial (14) tiene un puerto de salida (34) para la salida de una señal de salida que corresponde a los datos (16).

La invención concierne a un dispositivo para la transferencia de datos dentro de un sistema de electrónica de potencia, en particular un excitador de un componente electrónico de potencia. La invención adicionalmente concierne a un procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo de este tipo.

El término sistema electrónico de potencia se tiene que entender que significa conmutadores de potencia o similares compuestos de por ejemplo una pluralidad de componentes individuales tales como por ejemplo elementos de semiconductor de potencia. Hoy en día los sistemas de este tipo están construidos de forma creciente de una manera modular y contienen, por ejemplo, los conmutadores reales de semiconductor y también un circuito de control apropiado, es decir el denominado excitador.

Los excitadores en los sistemas electrónicos de potencia en general poseen lados primario y secundario que están separados galvánicamente. Hoy en día, teniendo en cuenta el nivel creciente de complejidad del sistema se requiere más y más comunicación, esto es, intercambio de datos o transferencia de datos entre los componentes individuales del sistema, en particular también entre los lados primario y secundario. Los datos que se van a transferir son simples señales de conmutación, mensajes de retroalimentación de error y también la transferencia de cantidades medidas, tales como temperatura o tensión, a través del código de programa para los componentes programables del sistema.

La transferencia de datos hoy en día tiene lugar, por ejemplo entre los lados primario y secundario de los excitadores electrónicos de potencia, por medio de impulsos que son generados por elementos del componente de potencia. En este caso las velocidades de transferencia de los datos son generalmente muy bajas. La corrección de errores o la transferencia repetitiva de datos no son posibles de esta manera. De forma similar, no es posible la creación de una pluralidad de canales de datos separados dirigidos en la misma dirección por medio de un transformador individual. La provisión de una protección suficiente para un transformador de impulsos de este tipo para permitir que el último provea un nivel apropiadamente requerido de transferencia de datos, requiere un tiempo de exposición muy alto. La adquisición de datos del lado secundario, con la transferencia de datos relacionada de información analógica desde el lado secundario al lado primario, por lo tanto se realiza hasta ahora únicamente en modo analógico y requiere circuitos complejos, tales como por ejemplo una trayectoria de transferencia adicional.

A partir del documento DE 10 2004 004 488 A1 es de la técnica conocida una red local con transferencia de señales sin un transformador.

A partir del documento EP 01 969 633 A2 un conjunto excitador conectado con un primer y un segundo puerto de salida, conducido a través de una resistencia respectiva, es de la técnica conocida.

A partir del documento US 6, 567, 520 B1 un procedimiento y un dispositivo para la supervisión de los estados en equipos telefónicos son de la técnica conocida.

El objeto de la presente invención es especificar un dispositivo mejorado para la transferencia de datos en un sistema de electrónica de potencia y un procedimiento para su funcionamiento.

El objeto se consigue por medio de un dispositivo para la transferencia de datos dentro de un sistema de electrónica de potencia, en particular en el interior de un excitador para un componente electrónico de potencia. El dispositivo comprende un transmisor, el cual comprende diferentes puertos de salida, es decir, un puerto de salida de inversión y uno de no inversión, para el propósito de la distribución de una señal diferencial, en donde la señal diferencial corresponde a los datos, es decir, representa los últimos. El dispositivo comprende un transformador que tienen dos puertos de entrada, en donde los dos puertos de entrada del transformador están conectados con los dos puertos de salida diferencial del transmisor en forma de un puente completo, esto es de tal modo que un puerto de salida diferencial de transmisor está conectado con un puerto de entrada del transformador y el otro puerto de salida diferencial del transmisor está conectado con el otro puerto de entrada del transformador, en cada caso a través de una resistencia óhmica protectora. El transformador también tiene dos puertos de salida, entre los cuales está conectado un divisor de tensión óhmico. El divisor de tensión óhmico a su vez tiene dos nodos, a través de los cuales están conectados los dos puertos de entrada diferenciales, es decir, un puerto de entrada de inversión y uno de no inversión, de un amplificador diferencial. El amplificador diferencial tiene un puerto de salida para la salida de una señal de salida que corresponde a los datos.

De esta manera, por lo tanto, el trasmisor, como un puente completo, transmite una señal, que corresponde a los datos que se van a transferir, como una señal de modo diferencial a través de resistencias protectoras hacia el puerto de entrada de un transformador. Al mismo tiempo como protección del transmisor a partir de un transformador cortocircuitado, o en el caso de una transmisión inadvertida de una señal de tensión de corriente continua, las resistencias protectoras forman la terminación del lado primario del dispositivo para la transferencia de datos.

En comparación con los transformadores de alta velocidad de la técnica conocida, el dispositivo de la invención no requiere un transformador con una derivación central, la cual está colocada a la tensión media del receptor en forma de un amplificador diferencial. El divisor óhmico de la tensión de hecho está construido de una manera tal que también se prevé la fiabilidad requerida para las aplicaciones electrónicas de potencia. Como resultado, los costes de fabricación del dispositivo de la invención son más favorables, puesto que la producción de un transformador de señal de alta velocidad de tensión fija con una derivación central es más cara que las resistencias adicionales del divisor de tensión. Por la misma razón, además, no es necesario un filtrado de modo común, por ejemplo por medio de una bobina de reactancia de choque común. El divisor de tensión forma la terminación del lado secundario de la ruta de transferencia de datos de alta velocidad. La señal transferida se mide en el divisor de tensión por medio del amplificador diferencial, en donde el divisor de tensión está dimensionado de tal modo que la señal en el puerto de entrada del amplificador diferencial, con una intensidad máxima de la señal para la señal distribuida desde el trasmisor y la radiación de dispersión máxima (EMC) anticipada en el dispositivo, es cierto que siempre se mantiene dentro de su gama de tensión de entrada de modo común.

Por medio del dispositivo de la invención se consigue una ruta de transferencia de datos de alta velocidad en la zona de por ejemplo los 100 Mb/s. Una pluralidad de canales de datos a través de un transformador individual son posibles, como lo es una transferencia de la señal altamente repetitiva. Por medio de la evaluación diferencial de la señal transferida en el amplificador diferencial y una evaluación de la señal en una resistencia óhmica baja, es decir el divisor óhmico de la tensión, se puede conseguir un nivel de fiabilidad más alto que en el caso del modo de transferencia de impulsos anterior. Por este medio es posible un recorrido de la tensión desde el lado primario hasta el secundario, separado por medio del transformador, de por ejemplo 30 kV/μs.

El dispositivo se puede implantar completamente en lógica de baja tensión (por ejemplo lógica de 3, 3V) . La integridad de los datos se garantiza entonces no mediante una tensión de señal elevada sino en cambio por corrientes transferidas elevadas. Esto permite la utilización de módulos normales rentables y la omisión de una tensión de funcionamiento regulada adicional para la transferencia de datos en el dispositivo.

Más o menos cualquier transformador puede ser utilizado como el transformador sin tener en cuenta en particular sus parámetros de núcleo. Si se selecciona un transformador menos que óptimo, por ejemplo, la intensidad de la señal en el lado secundario por supuesto se reduce y el consumo de corriente en el lado primario aumenta, pero el circuito continúa funcionando de una manera libre de errores y dentro de las especificaciones.

El dispositivo es seguro contra los fallos, puesto que un cortocircuito del transformador de señal no conduce... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (6) para la transferencia de datos (16) para un sistema de electrónica de potencia (2) ,

- con un transmisor (8) que emite de salida en sus puertos de salida diferenciales (20a-p) una señal diferencial (38a, b) que corresponde a los datos (16) ,

- con un transformador (10) , cuyos puertos de entrada (24a, b) están conectados con los puertos de salida diferenciales (20a-p) del transmisor (8) en forma de un puente completo, en el que

cada puerto de salida diferencial (20a-p) está conectado con uno de los puertos de entrada (24a, b) del transformador (10) a través de una resistencia óhmica protectora (22a-p) ,

- con cada divisor de tensión óhmico (12) conectado entre los puertos de salida (26a, b) del transformador (10) , en el que

el divisor de tensión (12) tiene dos nodos (30a, b) a los cuales están conectados los puertos de entrada (32a, b) de un amplificador diferencial (14) , en el que el divisor de tensión (12) tiene una primera resistencia (28b) entre los nodos (30a, b) y una segunda resistencia (28a) y una tercera resistencia (28c) , las cuales en cada caso conducen desde un nodo (30a, b) hasta un puerto de salida (26a, b) del transformador (10)

- y el amplificador diferencial (14) tiene un puerto de salida (34) para la salida de una señal de salida que corresponde a los datos (16) .

2. El dispositivo (6) según la reivindicación 1 en el cual el amplificador diferencial (14) es un receptor de señales diferenciales de baja tensión (LVDS) , o un receptor de lógica acoplada de emisor positivo de baja tensión (VPECL) .

3. El dispositivo (6) según la reivindicación 1 en el cual la primera resistencia (28b) contiene dos subresistencias (56a, b) conectadas en serie, con un puerto central (58) , al cual está conectada una fuente de tensión

(60) para la alimentación de una tensión central del amplificador diferencial (14) .

4. El dispositivo (6) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual el transmisor (8) tienen una pluralidad de puertos de salida diferenciales paralelos (22a-p) con una resistencia protectora (20a-p) conectada a cada uno de éstos y las resistencias protectoras (20a-p) están conectadas al lado encarado alejado del transmisor (8) .

5. El dispositivo (6) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores con un filtro de componentes de corriente continua (50) , en particular un condensador, conectado entre uno de los puertos de salida diferenciales (20a-p) del transmisor (8) y uno de los puertos de entrada (24a, b) del transformador (10) .

6. El dispositivo (6) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores con un diodo de bloqueo (54) conectado en uno de sus extremos a una tensión de alimentación (VCC, GND) , diodo el cual con su otro extremo está conectado a una trayectoria de señal (36.

52. d) formada entre uno de los puertos de salida diferenciales (20a-p) del transmisor (8) y uno de los puertos de entrada (32a, b) del amplificador diferencial (14) .

7. El dispositivo (6) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores el cual está instalado en un excitador

(2) de un componente de electrónica de potencia, en el cual el transmisor (8) está instalado en el lado secundario (4b) del excitador y el amplificador diferencial (14) está instalado en el lado primario (4a) del excitador.