Dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión de CC-CC, de amplio intevalo de entrada con modos de reducción y elevación.

Dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC de bajo coste para suministrarpotencia a diversos componentes en una aplicación de automóvil,

que comprende un terminal de entradade excitación que recibe una tensión de excitación y que alimenta a primeros elementos (22, 26) deconmutador en serie, de los que una toma (24) intermedia alimenta a medios (40) de inductor, alimentandodichos medios de inductor a un terminal (36) de salida de potencia, estando conectados dichos medios deinductor a través de una toma intermedia de segundos elementos (30, 32) de conmutador en serie de losque una toma (36) terminal constituye un terminal de salida de dicho convertidor, una fuente de reloj paracontrolar dichos elementos (22, 26, 30, 32) de conmutador primero y segundo,

estando caracterizado dicho dispositivo regulador de convertidor porque la fuente de reloj está adaptadapara controlar dichos elementos (22, 26, 30, 32) de conmutador primero y segundo mediante el control de latensión de excitación por debajo de una primera tensión umbral que proporciona una corriente de salidadespreciable, en un modo de reducción mediante el control de la tensión de excitación por encima de unasegunda tensión umbral que proporciona un nivel de corriente plano en modo de reducción alternando yoponiendo entre sí estados de conducción de dichos primeros elementos (22, 26) de conmutador, y en unmodo de elevación mediante el control de la tensión de excitación entre dichos umbrales primero y segundoque proporciona un nivel de corriente plano en modo de elevación que es sustancialmente menor que dichonivel de corriente en modo de reducción mediante la excitación a través de dichos medios de inductor dedicha toma intermedia de dichos segundos elementos (30, 32) de conmutador en serie, y estandocaracterizado además porque los medios (40) de inductor son externos.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03000278.

Solicitante: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: VAHRENWALDER STRASSE 9 30165 HANNOVER ALEMANIA.

Inventor/es: MULLER, AXEL, ROMERO-LOBATO,ANTONIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02M3/158 SECCION H — 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 (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; 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; generadores de impulsos H03K). › H02M 3/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente continua. › comprendiendo varios dispositivos semiconductores como dispositivos de control final para una carga única.

PDF original: ES-2401135_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC, de amplio intervalo de entrada, con modos de reducción y elevación Un dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC, de amplio intervalo de entrada, de bajo coste, para suministrar potencia a diversos componentes en una aplicación de automóvil, que comprende dos pares de elementos de conmutador en serie para controlar modos de elevación y reducción separados, cada uno a través de uno respectivo de dichos pares.

La invención se refiere a un dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC de bajo coste para suministrar potencia a diversos componentes en una aplicación de automóvil, que comprende un terminal de entrada de excitación para recibir potencia eléctrica y para alimentar a primeros elementos de conmutador en serie, de los que una toma intermedia está dispuesta para alimentar medios de inductor externos, alimentando dichos medios de inductor a un terminal de salida de potencia, tal como se indica en el preámbulo de la reivindicación 1. Los reguladores de conmutación se han diseñado para muchas aplicaciones en las que se requiere alimentación de baja tensión para elementos de estado sólido y otros dispositivos.

El documento US 5.734.258 A describe un convertidor de conmutación de tensión para su uso en dos direcciones entre dos fuentes de tensión que comprende el contenido del preámbulo de la reivindicación 1.

Los presentes inventores han reconocido la necesidad de una solución de bajo coste que además sea inmune a la interferencia de la sobretensión inicial que podría suponer un problema en la electrónica automotriz . En particular, el aparato de la invención deberá poder funcionar sin la necesidad de un transistor de conmutación externo o un diodo autónomo.

Además, los inventores han reconocido que durante la recepción de una tensión de excitación relativamente baja generalmente no sería relevante ninguna funcionalidad de arranque del vehículo, y que niveles de corriente de salida distintos de un valor despreciable, un valor de modo de elevación, y un valor de modo de reducción (y un modo de reducción-elevación eventualmente opcional para una transición apropiada de reducción a elevación) representarían modos de funcionamiento respectivos.

Por consiguiente, entre otras cosas, es un objeto de la presente invención producir tales tres modos alternativos mediante el uso de inversiones en hardware moderadas, y por tanto, económicas.

La invención se expone en la reivindicación 1.

Ahora, por tanto, según uno de sus aspectos, la invención se caracteriza por una fuente de reloj adaptada para controlar dichos primeros y segundos elementos (22, 26, 30, 32) de conmutador mediante el control de una tensión de excitación por debajo de una primera tensión umbral que proporciona una corriente de salida despreciable, en un modo de reducción mediante el control de una tensión de excitación por encima de una segunda tensión umbral que proporciona un nivel de corriente plano en modo de reducción alternando y oponiendo entre sí estados de conducción de dichos primeros elementos de conmutador, y en un modo de elevación mediante el control de una tensión de excitación entre dichos umbrales primero y segundo que proporciona un nivel de corriente plano en modo de elevación que es sustancialmente menor que dicho nivel de corriente en modo de reducción mediante la excitación a través de dichos medios de inductor de una toma intermedia de segundos elementos de conmutador en serie de los que una toma de terminal constituye un terminal de salida de dicho convertidor.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque en dicho modo de elevación dichos primeros elementos de conmutador en serie representan una resistencia en serie a través de un estado de conducción de un único dicho elemento de conmutador.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque en dicho modo de reducción dichos segundos elementos de conmutador en serie representan una resistencia en serie a través de un estado de conducción de un único dicho elemento de conmutador.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque el terminal de salida de dicho convertidor está conectado a un equipo de realimentación interno para detectar la tensión de salida.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque todos dichos elementos de conmutador son sustancialmente idénticos.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque dicho terminal de entrada de excitación se alimenta desde una fuente de alimentación de tensión de entrada a través de un primer condensador de aplanamiento.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque dicho terminal

de salida está conectado a tierra a través de un segundo condensador de aplanamiento. Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza porque, para su uso como excitador reductor, dichos medios de inductor externos se conectan inmediatamente a dicho terminal de salida mientras deshabilitan dichos segundos elementos de conmutador en serie.

Otra realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención puede caracterizarse por una función

de alarma, una función de reinicio o un modulador de reloj. Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza por medios de funcionalidad de limitación de velocidad de variación a la salida para los elementos de conmutación internos.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza por una salida conmutable con una funcionalidad de limitación de encendido para evitar una caída de tensión del regulador y, por tanto, para evitar un posible reinicio.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza por patillas conectadas a medios de inductor de regulador externos, que se disponen físicamente de modo que no se engloba ningún plano por conexiones portadoras de corriente unidas a dichos medios de inductor externos, para de este modo reducir los efectos de IEM.

Una realización de un dispositivo regulador de convertidor según la invención se caracteriza por un modulador de

reloj que aplica una función de frecuencia de funcionamiento con modulación triangular. Estas y otras características, aspectos y ventajas de la invención se comentarán más en detalle a continuación con referencia a la descripción de realizaciones preferidas de la invención, y en particular con referencia a las figuras y tablas adjuntas que ilustran:

la figura 1, una disposición global de un dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC de la invención; la figura 2, su uso en modo de reducción; la figura 3, su uso en modo de elevación; la figura 4, una modificación del mismo para su uso como excitador en modo de reducción; la figura 5, la disposición del mismo haciéndolo funcionar como un conmutador de 5 voltios;

las figuras 6a, 6b, el comportamiento de tal disposición durante un impulso de inicio; las figuras 7a, 7b, el comportamiento de tal disposición que se hace funcionar como un equipo de suministro de corriente mínima;

la figura 8, una disposición de un circuito de supervisión;

la figura 9, una primera disposición de paquete para el dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC dotada de diversos elementos de circuito externos; la figura 10, una segunda disposición de paquete para el dispositivo regulador de convertidor de conmutación de

tensión CC-CC sin estar dotada de elementos de circuito externos; la figura 11, diversos modos de funcionamiento de control de velocidad de variación a la salida; la figura 12, la función de un modulador de reloj; la figura 13, una disposición de un equipo de modulador de reloj; la tabla 1, datos de suministro generales de una realización según la invención; la tabla 2, parámetros eléctricos para tal realización; la tabla 3, datos de habilitación para tal realización; la tabla 4, datos de reinicio para tal realización;

la tabla 5, datos de alarma para tal realización.

En la siguiente descripción, se muestran circuitos bien conocidos en forma de diagrama de bloques para no complicar la presente invención con detalles innecesarios.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo regulador de convertidor de conmutación de tensión CC-CC de bajo coste para suministrar potencia a diversos componentes en una aplicación de automóvil, que comprende un terminal de entrada de excitación que recibe una tensión de excitación y que alimenta a primeros elementos (22, 26) de conmutador en serie, de los que una toma (24) intermedia alimenta a medios (40) de inductor, alimentando dichos medios de inductor a un terminal (36) de salida de potencia, estando conectados dichos medios de inductor a través de una toma intermedia de segundos elementos (30, 32) de conmutador en serie de los que una toma (36) terminal constituye un terminal de salida de dicho convertidor, una fuente de reloj para controlar dichos elementos (22, 26, 30, 32) de conmutador primero y segundo,

estando caracterizado dicho dispositivo regulador de convertidor porque la fuente de reloj está adaptada para controlar dichos elementos (22, 26, 30, 32) de conmutador primero y segundo mediante el control de la tensión de excitación por debajo de una primera tensión umbral que proporciona una corriente de salida despreciable, en un modo de reducción mediante el control de la tensión de excitación por encima de una segunda tensión umbral que proporciona un nivel de corriente plano en modo de reducción alternando y oponiendo entre sí estados de conducción de dichos primeros elementos (22, 26) de conmutador, y en un modo de elevación mediante el control de la tensión de excitación entre dichos umbrales primero y segundo que proporciona un nivel de corriente plano en modo de elevación que es sustancialmente menor que dicho nivel de corriente en modo de reducción mediante la excitación a través de dichos medios de inductor de dicha toma intermedia de dichos segundos elementos (30, 32) de conmutador en serie, y estando caracterizado además porque los medios (40) de inductor son externos.

2. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho modo de elevación dichos primeros elementos de conmutador en serie representan una resistencia en serie a través de un estado de conducción de un único dicho elemento (22) de conmutador.

3. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho modo de reducción dichos segundos elementos de conmutador en serie representan una resistencia en serie a través de un estado de conducción de un único dicho elemento (30) de conmutador.

4. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque el terminal de salida de dicho convertidor está conectado a un equipo (38) de realimentación con un divisor de tensión resistivo interno para la detección de la tensión de salida.

5. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque todos dichos elementos de conmutador son sustancialmente idénticos.

6. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho terminal de entrada de excitación se alimenta desde una fuente de alimentación de tensión de entrada a través de un primer condensador (42) de aplanamiento.

7. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho terminal de salida está conectado a tierra a través de un segundo condensador (44) de aplanamiento.

8. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado porque, para su uso como excitador reductor, dichos medios (40) de inductor externos se conectan inmediatamente a dicho terminal

(36) de salida mientras deshabilitan dichos segundos elementos (30, 32) de conmutador en serie.

9. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado por una función (84, 92) de alarma.

10. Dispositivo regulador de convertidor según la reivindicación 1, caracterizado por una función (86, 90, 94) de reinicio.

11. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por un modulador de reloj.

12. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por medios de funcionalidad de limitación de flanco para los elementos (54, 56) de conmutación internos.

13. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por una salida conmutable (5Vg) con una funcionalidad de limitación de encendido.

14. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por un modulador de reloj que aplica una función de reloj triangular.


 

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