Un sistema de fuente de alimentación que comprende

una fuente de alimentación de c.

a.,

una fuente de alimentación autónoma que incluye una capacitancia (C1) para el almacenamiento de la energía desde dicha fuente de alimentación de c.a. durante unos primeros intervalos de tiempo seleccionados y la conversión de al menos una parte de la energía almacenada en una salida de c.c. durante unos segundos intervalos de tiempo seleccionados,

medios de conmutación de potencia (D1) para la desconexión de dicha fuente de alimentación autónoma de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados, sincronizándose al menos dichos primeros intervalos de tiempo seleccionados con la frecuencia de dicha fuente de alimentación de c.a. para asegurar la desconexión de dicha fuente de alimentación autónoma de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados durante el funcionamiento normal de dicho sistema de alimentación, y

medios de regulación de potencia que tienen un transformador (T1) con un devanado primario (Lp), medios (Q6) para suministrar intensidad a dicho devanado primario desde dicha capacitancia (C1) durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados y medios (Q1-Q6) para la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario en un nivel preseleccionado de intensidad de pico a través de los terminales del devanado primario

caracterizado por

la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario sustancialmente de modo independiente de la temperatura;

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen un conmutador de control para el control de dichos medios de interrupción (Q1- Q6) en respuesta a una tensión que representa dicho nivel preseleccionado de intensidad de pico, en el que dicho conmutador de control comprende un comparador de baja potencia que incluye un par de transistores (Q4, Q5) y un divisor de tensión (R8, R9); y

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen una segunda capacitancia (C5) para el almacenamiento de la cantidad de energía necesaria para disparar dichos medios de conmutación de potencia (D1) y para accionar dicho conmutador de control

Fuente de alimentación conmutada con capacitancia de almacenamiento y regulación de potencia.

Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a los sistemas de alimentación eléctrica, más particularmente, a los sistemas de alimentación autónomos que suministran una salida de corriente continua (c.c.) a partir de una fuente de corriente alterna (c.a.). Una aplicación particularmente útil para la presente invención es en los suministros de polarizaciones y otras aplicaciones sensibles al coste tales como aparatos que utilizan microprocesadores.

Sumario de la invención

La Patente de Estados Unidos Nº 5.790.390 describe un sistema de alimentación eléctrica que incluye una fuente de alimentación de c.a. y una fuente de alimentación autónoma para el almacenamiento de la energía a partir de la fuente de alimentación de c.a. durante los primeros intervalos de tiempo seleccionados y convertir al menos una parte de la energía almacenada en una salida de c.c. durante los segundos intervalos de tiempo seleccionados. Un diodo u otro interruptor desconecta la fuente de alimentación autónoma de la fuente de alimentación de c.a. durante los segundos intervalos de tiempo seleccionados para reducir las EMI (interferencias electromagnéticas) conducidas. Los primeros y segundos intervalos de tiempo seleccionados se sincronizan preferiblemente con la frecuencia de la fuente de alimentación de c.a.

Es un objeto principal de la presente invención proporcionar una fuente de alimentación autónoma mejorada del tipo general descrito en la patente mencionada anteriormente pero que tenga una eficiencia mejorada.

Otro objeto importante de la invención es proporcionar una fuente de alimentación aislada autónoma que proporcione una potencia de salida de c.c. constante en un amplio intervalo de la tensión de c.a. y de la temperatura.

Es aún otro objeto de esta invención proporcionar tal fuente de alimentación autónoma mejorada de forma extremadamente fiable en su funcionamiento y que pueda realizarse con una construcción resistente.

Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos.

De acuerdo con la presente invención, los objetos precedentes se realizan proporcionando un sistema de fuente de alimentación que comprende una fuente de alimentación de c.a.; una fuente de alimentación autónoma para el almacenamiento de la energía de la fuente de alimentación de c.a. durante los primeros intervalos de tiempo seleccionados y la conversión de al menos una parte de la energía almacenada en una salida de c.c. durante los segundos intervalos de tiempo seleccionados; medios para la desconexión de la fuente de alimentación autónoma de la fuente de alimentación de c.a. durante los segundos intervalos de tiempo seleccionados para reducir las EMI conducidas; y medios de regulación de la potencia para impedir variaciones en el primer y segundo intervalos de tiempo seleccionados debido a las variaciones en la tensión de entrada de c.a. y en la temperatura. En la realización preferida de la invención, los medios de regulación de potencia son efectivos con tensiones de funcionamiento en la entrada de c.a. que varían de 85 a 265 y temperaturas que varían desde por debajo de cero grados centígrados a por encima de 75ºC.

La fuente de alimentación autónoma de esta invención incluye preferiblemente medios de conmutación para el control de los intervalos de tiempo seleccionados primero y segundo y medios de conservación de la energía para el almacenamiento de la energía para el disparo de los medios de conmutación durante los segundos intervalos de tiempo seleccionados de forma que se evite un consumo de energía continua durante esos intervalos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de alimentación de polarización que realiza la invención;

La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de alimentación de polarización alternativo que realiza la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Mientras que la invención es susceptible de varias modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones específicas de la misma a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán en detalle en este documento. Sin embargo deberá entenderse que no se intenta limitar la invención a las formas particulares descritas, sino, por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalencias y alternativas que caigan dentro del alcance de la invención definida por las reivindicaciones adjuntas.

Volviendo ahora los dibujos, la Figura 1 ilustra un sistema de alimentación de polarización para recibir alimentación de c.a. de una fuente externa conectada a un par de terminales de entrada 10a y 10b y que suministra una salida regulada de c.c. a un par de terminales de salida 11a y 11b. La señal de c.a. de uno de los terminales de entrada se aplica a través de un fusible F1 y una resistencia R1 al ánodo de un diodo D1 que funciona como un rectificador de media onda que pasa sólo los semiciclos positivos de la entrada de c.a. La resistencia R1 funciona como una resistencia de limitación de intensidad para limitar el pico de energía entrante desde los terminales de entrada cuando está conduciendo el diodo D1.

Desde el diodo D1, la entrada de alimentación rectificada se pasa al condensador de almacenamiento C1 para almacenar la energía de la entrada. El condensador C1 se carga durante cada semiciclo positivo de la entrada de c.a., y se descarga periódicamente durante los intervalos de tiempo en que D1 no está conduciendo. Esto desconecta de modo efectivo la alimentación de la línea de entrada de c.a. durante la transferencia de energía a la salida. Cuando se descarga el condensador C1, la energía almacenada circula a través del devanado primario L_p de un transformador T1 conectado en serie con un FET Q6. El FET se controla mediante un circuito de control (descrito a continuación) que controla la transferencia de energía a la salida de c.c. mediante la conmutación del FET en conducción y en corte.

El diodo D1 funciona como un conmutador de desconexión para desconectar la fuente de alimentación autónoma de la fuente de alimentación de c.a. cuando se está transfiriendo la energía de C1 a la salida, que es cuando se generan la mayor parte de las EMI conductivas. En consecuencia, la mayor parte de las EMI conductivas generadas por la fuente de alimentación autónoma se confinan a la fuente de alimentación en sí y no pueden interferir con otros circuitos o dispositivos. Como será evidente a partir de la descripción siguiente, la mayor parte de los cambios de conmutación e inductivos que producen EMI en una fuente de alimentación autónoma ocurren durante la transferencia de energía mientras el diodo está en el modo de desconexión. Si se desea, puede utilizarse un dispositivo de conmutación activo en lugar del diodo D1, que funciona como un conmutador pasivo.

Siempre que se pone en conducción el FET Q6, circula corriente a través del devanado primario L_p del transformador T1 que almacena energía como un inductor de inductancia L_p. Esta intensidad se eleva hasta un valor de pico, I_pk, que circula a través de una resistencia R2 conectada entre el FET Q6 y el punto común. I_pk produce una tensión a través de la resistencia R2 que hace que el circuito de control lleve a corte al FET Q6. Con el FET Q6 en corte, el campo magnético acumulado en el devanado primario del transformador T1 se desploma y la energía presente en el campo se transfiere al devanado secundario L_s del transformador T1. Esto produce una intensidad de salida que circula a través de un diodo D2 al terminal de salida 11a y que vuelve a través del terminal 11b. Un condensador C2 conectado a través de los terminales de salida suaviza la salida y un diodo zener D3 en paralelo con el condensador C2 regula la tensión de salida. El diodo D2 impide la conducción en el devanado secundario del transformador T1 cuando el condensador C1 está descargando a través del devanado primario.

El sistema de suministro de polarización ilustrativo proporciona una potencia de salida constante. El circuito de control 10 pone el FET Q6 en corte cuando la tensión a través de la resistencia R2 sube hasta un nivel seleccionado que representa un valor de intensidad máximo I_pk que está ligeramente por debajo del nivel en el que el núcleo del transformador...

1. Un sistema de fuente de alimentación que comprende

una fuente de alimentación de c.a.,

una fuente de alimentación autónoma que incluye una capacitancia (C1) para el almacenamiento de la energía desde dicha fuente de alimentación de c.a. durante unos primeros intervalos de tiempo seleccionados y la conversión de al menos una parte de la energía almacenada en una salida de c.c. durante unos segundos intervalos de tiempo seleccionados,

medios de conmutación de potencia (D1) para la desconexión de dicha fuente de alimentación autónoma de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados, sincronizándose al menos dichos primeros intervalos de tiempo seleccionados con la frecuencia de dicha fuente de alimentación de c.a. para asegurar la desconexión de dicha fuente de alimentación autónoma de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados durante el funcionamiento normal de dicho sistema de alimentación, y

medios de regulación de potencia que tienen un transformador (T1) con un devanado primario (Lp), medios (Q6) para suministrar intensidad a dicho devanado primario desde dicha capacitancia (C1) durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados y medios (Q1-Q6) para la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario en un nivel preseleccionado de intensidad de pico a través de los terminales del devanado primario

caracterizado por

la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario sustancialmente de modo independiente de la temperatura;

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen un conmutador de control para el control de dichos medios de interrupción (Q1- Q6) en respuesta a una tensión que representa dicho nivel preseleccionado de intensidad de pico, en el que dicho conmutador de control comprende un comparador de baja potencia que incluye un par de transistores (Q4, Q5) y un divisor de tensión (R8, R9); y

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen una segunda capacitancia (C5) para el almacenamiento de la cantidad de energía necesaria para disparar dichos medios de conmutación de potencia (D1) y para accionar dicho conmutador de control.

2. El sistema de fuente de alimentación de la reivindicación 1 en el que dichos primeros intervalos de tiempo seleccionados son al menos parte de los semiciclos positivos de la señal de entrada desde dicha fuente de alimentación de c.a.

3. El sistema de fuente de alimentación de la reivindicación 1 ó 2 en el que dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados tienen lugar dentro de los semiciclos negativos de la señal de entrada desde dicha fuente de alimentación de c.a.

4. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que dicha fuente de alimentación autónoma incluye medios (C2) para convertir una cantidad sustancialmente constante de dicha energía almacenada en dicha salida de c.c. en cada uno de dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

5. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que dicha fuente de alimentación autónoma incluye un condensador (C1) para el almacenamiento de dicha energía desde dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos primeros periodos de tiempo seleccionados, y medios de conmutación controlables (Q6) conectados a dicho condensador (C1) para el control de dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

6. El sistema de fuente de alimentación de la reivindicación 5 en el que dichos medios de conmutación controlables (Q6) se sincronizan a la frecuencia de dicha fuente de alimentación de c.a.

7. El sistema de fuente de alimentación de la reivindicación 5 que incluye medios de control (Q1-Q5) para el corte de dichos medios de conmutación (Q6) durante dichos primeros intervalos de tiempo seleccionados y tras la descarga de una cantidad de energía seleccionada desde dicho condensador (C1) en cada uno de dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

8. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que incluye medios (C2) para convertir al menos una parte de la energía almacenada en dicha salida de c.c. en múltiples segundos intervalos de tiempo seleccionados entre cada par sucesivo de dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

9. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que incluye medios (C1) para el almacenamiento de dicha energía desde dicha fuente de alimentación de c.a. cuando la señal de entrada de c.a. desde dicha fuente está por encima de un umbral de tensión predeterminado y medios para convertir la energía almacenada en dicha salida de c.c. cuando dicha señal de entrada de c.a. está por debajo de dicha tensión de umbral.

10. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el que dicha fuente de alimentación autónoma incluye un rectificador de semionda (D7, D8) que reciben la señal de c.a. desde dicha fuente de alimentación y un condensador de almacenamiento (C1) que recibe la salida desde dicho rectificador.

11. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que dicha fuente de alimentación autónoma incluye medios (C1, C2) para mantener una transferencia sustancialmente constante de dicha energía almacenada a dicha salida de c.c. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

12. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que dicha fuente de alimentación autónoma incluye un transformador (T1) para recibir dicha energía almacenada, y medios de conmutación para formar un trayecto para la transferencia de dicha energía almacenada a dicho transformador durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

13. El sistema de fuente de alimentación de la reivindicación 12 que incluye medios para formar un trayecto para la transferencia de dicha energía almacenada a dicho transformador durante múltiples segmentos de tiempo en cada uno de dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados.

14. El sistema de fuente de alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que dichos primeros y segundos intervalos de tiempo seleccionados se sincronizan con la frecuencia de dicha fuente de alimentación de c.a.

15. Un método para accionar un sistema de alimentación eléctrica para suministrar potencia de reserva de c.c. a partir de una fuente de alimentación de c.a., comprendiendo dicho método

el almacenamiento de la energía desde dicha fuente de alimentación de c.a. en una capacitancia durante unos primeros intervalos de tiempo seleccionados y la conversión de al menos una parte de la energía almacenada en una salida de c.c. durante unos segundos intervalos de tiempo seleccionados,

la desconexión de dicha capacitancia de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados, sincronizándose al menos dichos primeros intervalos de tiempo seleccionados con la frecuencia de dicha fuente de alimentación de c.a. para asegurar la desconexión de dicha capacitancia de dicha fuente de alimentación de c.a. durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados durante el funcionamiento normal de dicho sistema de alimentación,

el suministro de intensidad desde dicha capacitancia a un devanado primario de un transformador durante dichos segundos intervalos de tiempo seleccionados,

la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario en un nivel preseleccionado de intensidad de pico a través de los terminales del devanado primario

caracterizado por

la interrupción de la circulación de intensidad a dicho devanado primario sustancialmente de modo independiente de la temperatura;

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen un conmutador de control para el control de dichos medios de interrupción en respuesta a una tensión que representa dicho nivel preseleccionado de intensidad de pico, en el que dicho conmutador de control comprende un comparador de baja potencia que incluye un par de transistores y un divisor de tensión; y

en el que dichos medios de regulación de potencia incluyen una segunda capacitancia para el almacenamiento de la cantidad de energía necesaria para disparar dichos medios de conmutación de potencia y para accionar dicho conmutador de control.