BR112017011911B1 - Dispositivo retificador do regulador, e método para regular uma tensão de saída de um dispositivo retificador do regulador - Google Patents

Dispositivo retificador do regulador, e método para regular uma tensão de saída de um dispositivo retificador do regulador Download PDF

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Abstract

DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR, E MÉTODO PARA REGULAR UMA TENSÃO DE SAÍDA DE UM DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR. A presente invenção refere-se a um dispositivo retificador do regulador e um método para regular uma tensão de saída do mesmo que toma a entrada do dispositivo de geração de tensão da corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo retificador do regulador e um método para regular uma tensão de saída do mesmo. Mais particularmente, a presente invenção se refere aos dispositivos de regulação e retificação automotivos baseados em MOSFET para serem utilizados de eficazmente para o carregamento da bateria e para a alimentação de vários dispositivos elétricos ou eletrônicos, como ECU, carga de lâmpada de iluminação, vários sensores, solenoides ou injetores de combustível ou similares.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A retificação das tensões da tensão de Corrente Alternada para tensão de Corrente Direta é muito comum desde os últimos anos. Os diodos são a parte mais comum, que é usada para retificação da tensão CA tanto no modo de meia-onda como no modo de onda total. Para carregar a bateria automotiva ou alimentar algumas cargas operadas por bateria, é necessário regular a tensão de Corrente Direta para um limite específico, que é conhecido como regulação. Para a regulação, o controle da retificação usando tiristores ou da configuração do tipo em série ou do tipo de desvio são necessários. Os reguladores do tipo de desvio são mais comuns em aplicações de alta potência. No entanto, os reguladores de tipo de desvio baseados em SCR são ineficientes devido à queda elevada nos tiristores.
[003] Novas tendências em retificador de regulador automotivo ou carregador de bateria são baseadas em MOSFETs. Estes retificadores de regulador baseados em MOSFET ou carregadores de bateria são muito mais eficientes do que o tipo SCR. No entanto, o controle eficiente do RR, ou seja, o retificador do regulador torna-se uma grande preocupação em termos de estabilidade de tensão e eficiência térmica.
[004] De modo similar, o documento da técnica anterior US 2011/0241611 descreve um carregador de bateria e um método para controlar a eficiência, não importa como o consumo de energia da bateria ou carga seja alterado. O documento revela um método baseado em temporizador para controlar os MOSFETs basicamente para ignorar a tensão de fase em desequilíbrio devido à ocorrência de transientes entre o modo de retificação e de desvio. Esta técnica foi adotada principalmente para melhorar a eficiência do carregador de bateria durante o curto período entre o modo de retificação e o modo de desvio. No entanto, o método de controle do MOSFET usando temporizador não é eficiente na obtenção de técnica de controle total como o controle da fase individual perdida durante a fase do temporizador.
[005] Por conseguinte, seria vantajoso fornecer um dispositivo retificador de regulador melhorado para superar as desvantagens acima mencionadas e/ou fornecer vários outros benefícios e vantagens.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[006] Uma modalidade da presente invenção revela um dispositivo retificador do regulador, que tem um terminal fonte para receber uma tensão de corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo a partir de um dispositivo de geração. A pluralidade da primeira unidade de retificação, com um primeiro terminal de porta, conectada ao dispositivo de geração para retificar o ciclo positivo da dita tensão de corrente alternada trifásica. A pluralidade da segunda unidade de retificação com um segundo terminal de porta, conectado ao dito dispositivo de geração para retificar o ciclo negativo da dita tensão de corrente alternada trifásica e para desviar o ciclo positivo da tensão de corrente alternada trifásica, em que a dita segunda unidade de retificação alterna entre o modo de retificação e a o modo de desvio dependendo da condição da carga. Uma unidade de controle configurada para controlar a dita segunda unidade de retificação por um sinal de controle de porta, a unidade de controle emite o dito sinal de controle de porta com base em uma tensão de saída do dito dispositivo retificador de regulador relativamente a qualquer uma de uma primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada e uma terceira tensão predefinida na condição sem bateria e o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica do dito dispositivo de geração, o dito sinal de controle de porta permite que a dita segunda unidade de retificação comute entre o modo de retificação e o modo de desvio controlando o segundo terminal de porta da dita segunda unidade de retificação, em que o dito sinal de controle de porta comuta a dita segunda unidade de retificação no modo de desvio quando a tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador é maior do que qualquer uma da dita primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada e a terceira tensão pré-definida na condição sem bateria e, desse modo, continuando o desvio da dita segunda unidade de retificação enquanto existir o dito ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica.
[007] A unidade de controle inclui uma unidade de detecção de fase configurada para detectar o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo a partir de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica com relação a uma segunda tensão predefinida, em que a dita unidade de detecção de fase emite um terceiro sinal com um pulso positivo e um pulso negativo.
[008] A unidade de controle também inclui uma primeira unidade de detecção de tensão configurada para detectar a dita tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador em relação à dita primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada. A unidade de controle também inclui uma segunda unidade de detecção de tensão configurada para detectar a dita tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador em relação à dita terceira tensão predefinida na condição sem bateria.
[009] A unidade de controle inclui uma unidade de controle de modo de desvio configurada para fornecer um primeiro sinal com base nas saídas da dita unidade de detecção de fase, ou seja, um terceiro sinal e a dita primeira unidade de detecção de tensão em relação à primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada. A unidade de controle de modo de desvio também é configurada para fornecer um primeiro sinal com base no terceiro sinal da dita unidade de detecção de fase e uma segunda unidade de detecção de tensão configurada para detectar a dita tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador com relação à dita terceira tensão predefinida na condição sem bateria. A unidade de controle inclui também uma unidade de controle de modo de retificação, que recebe a saída da dita unidade de detecção de fase, ou seja, terceiro sinal para fornecer um segundo sinal.
[010] A unidade de controle inclui uma unidade de acionamento de porta configurada para liberar o dito sinal de controle de porta com base no dito segundo sinal da dita unidade de controle do modo de retificação e o dito primeiro sinal a partir da dita unidade de controle do modo de desvio. A segunda unidade de retificação continua no modo de desvio pelo dito sinal de controle de porta e, assim, a dita segunda unidade de retificação torna-se independente da dita tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador em relação à dita primeira tensão predefinida, desde que o ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica exista, quando a tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador é maior do que a dita primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada ou terceira tensão predefinida na condição sem bateria.
[011] O sinal de controle de porta permite que a segunda unidade de retificação comute no modo de retificação quando a unidade de detecção de fase detecta o dito ciclo negativo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica inferior à dita segunda tensão predefinida. A segunda unidade de retificação está conectada a uma unidade de limitação de tensão de pico configurada para minimizar a tensão de pico durante a comutação da segunda unidade de retificação, isto é, durante o cruzamento da segunda tensão predefinida em cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica. Durante a condição sem bateria, o terminal de saída do dito dispositivo retificador do regulador está conectado com uma segunda unidade de detecção de tensão, que detecta a condição sem bateria e um capacitor para suportar a dita tensão de saída regulada em relação à dita terceira tensão predefinida.
[012] A primeira unidade de retificação e a dita segunda unidade de retificação são montadas em uma PCB de alumínio revestida de metal para dissipação de calor adequada. O dispositivo retificador do regulador é montado em uma PCB de alumínio revestida de metal com uma placa de controle e um conector de SMD.
[013] A existência de um micro atraso entre a alteração do dito pulso positivo para o pulso negativo na saída da dita unidade de detecção de fase, ou seja, o terceiro sinal com relação a cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica e a alteração do dito segundo sinal de baixo para alto na saída da dita unidade de controle do modo de retificação, separa a dita segunda unidade de retificação no modo de desvio e modo de retificação da dita segunda unidade de retificação.
[014] Em outra modalidade preferida da presente invenção, um método para regular uma tensão de saída de um dispositivo retificador de regulador compreendendo as etapas de receber uma tensão de corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo de um dispositivo gerador, corrigindo o ciclo positivo da dita tensão de corrente alternada trifásica por uma pluralidade da primeira unidade de retificação, com um primeiro terminal de porta, onde seus diodos internos retificam naturalmente o ciclo negativo da dita tensão de corrente alternada trifásica através dos diodos internos da segunda unidade de retificação naturalmente. Para tornar esta retificação negativa mais eficiente, a segunda unidade de retificação é ligada para ignorar os seus diodos internos, portanto, há baixa queda de tensão na segunda unidade de retificação do que nos seus diodos internos tornando o dispositivo mais eficiente termicamente por uma pluralidade da segunda unidade de retificação com um segundo terminal de porta conectado ao dito dispositivo de geração, a dita segunda unidade de retificação alterna entre o modo de retificação e o modo de desvio dependendo da condição de carga, controlando a dita segunda unidade de retificação por uma unidade de controle, a dita unidade de controle emite um sinal de controle de porta com base em uma tensão de saída do dito dispositivo retificador de regulador e o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica a partir do dito dispositivo gerador, o dito sinal de controle de porta permite que a dita segunda unidade de retificação comute entre o modo de retificação e o modo de desvio controlando o segundo terminal de porta da dita segunda unidade de retificação, ligue a dita segunda unidade de retificação no modo de desvio pelo dito sinal de controle de porta quando a tensão de saída do dito dispositivo retificador de regulador é maior do que qualquer uma da dita primeira tensão predefinida em condição de bateria conectada e uma terceira tensão predefinida em condição sem bateria e, assim, continuando o desvio da segunda unidade de retificação desde que exista o dito ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica. O método inclui detectar o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo a partir de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica com relação a uma segunda tensão predefinida, por uma unidade de detecção de fase para emitir uma terceira tensão com um pulso positivo e um pulso negativo.
[015] O método inclui a detecção da dita tensão de saída do dito dispositivo retificador de regulador em relação à dita primeira tensão predefinida por uma primeira unidade de detecção de tensão na condição de bateria conectada. O método também inclui fornecer um primeiro sinal com base nas saídas da dita unidade de detecção de fase, o dito terceiro sinal e a dita primeira unidade de detecção de tensão ou uma segunda unidade de detecção de tensão por uma unidade de controle de modo de desvio. O método fornece também um segundo sinal baseado na saída da dita unidade de detecção de fase por uma unidade de controle de modo de retificação.
[016] O método também fornece o dito sinal de controle de porta com base no dito segundo sinal da dita unidade de controle do modo de retificação e o dito primeiro sinal a partir da dita unidade de controle do modo de desvio por uma unidade de acionamento de porta. O método inclui também a continuação da dita segunda unidade de retificação no modo de desvio independente da dita tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador em relação à dita primeira tensão predefinida, desde que o ciclo de pulso positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica exista, quando a tensão de saída do dito dispositivo retificador do regulador é maior do que qualquer uma da dita primeira tensão predefinida na condição de bateria conectada e a terceira tensão predefinida na condição sem bateria.
[017] O método inclui comutar a dita segunda unidade de retificação pelo dito sinal de controle de porta no modo de retificação quando a unidade de detecção de fase detecta o dito ciclo negativo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica inferior à dita segunda tensão predefinida. O método minimiza as tensões de pico durante a comutação das segundas unidades de retificação durante o cruzamento da segunda tensão predefinida em cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica por uma unidade de limitação de tensão de pico conectada à dita segunda unidade de retificação.
[018] O método inclui também regular a dita tensão de saída durante a condição sem bateria pela conexão do terminal de saída do dito dispositivo retificador do regulador com a segunda unidade de detecção de tensão, que detecta a condição sem bateria e um capacitor para suportar a dita tensão de saída regulada em relação à dita terceira tensão predefinida.
[019] O método inclui montar a dita primeira unidade de retificação e a dita segunda unidade de retificação em uma PCB de alumínio revestida de metal para dissipação de calor adequada. E montar o dito dispositivo retificador do regulador em uma PCB de alumínio revestida de metal com uma placa de controle e um conector de SMD. A PCB de alumínio revestida com metal é muito rígida para manuseio e confiabilidade, por isso, pelo uso da PCB de alumínio revestida de metal para dispositivos de energia, a montagem é muito simples. Aqui, tanto os primeiros dispositivos de retificação quanto os segundos dispositivos de retificação são os MOSFETs e é universalmente conhecido que esses dispositivos são muito sensíveis para falhas de ESD. Mas, pelo uso da PCB de alumínio revestida com metal, é possível usar componentes de energia SMD, isso ajuda a reduzir o trabalho manual para que a falha dos dispositivos de energia devido à ESD diminua. A montagem completa pode ser automática. Ao usar a PCB de alumínio revestida com metal, o calor é distribuído de forma mais uniforme em toda a área do invólucro de alumínio e, portanto, torna-se vantajoso para a dissipação de calor adequada da primeira unidade de retificação e da segunda unidade de retificação. Portanto, há uma menor tensão térmica na primeira unidade de retificação e na segunda unidade de retificação. Isso aumenta a vida e a confiabilidade de nossos dispositivos de energia. Resultando no aumento da vida e a durabilidade do nosso dispositivo retificador de regulador. Mais uma vantagem da PCB de alumínio revestida com metal é que há menos estresse térmico nas faixas de potência mesmo se a corrente muito alta passar por ela. Mesmo que uma corrente muito alta passe através da primeira unidade de retificação e da segunda unidade de retificação, a temperatura da aba dos dispositivos de energia não sobe vertiginosamente Para manter duas zonas de temperatura separadas, isto é, zona de componente de alimentação e zona de componentes de circuito de controle, todos os componentes do circuito de controle são mantidos na PCB da Placa de Controle separada e todos os dispositivos de alimentação na PCB de alumínio revestido metálico separada. Ao fazer a PCB separada para circuito de controle e circuito de alimentação, é possível manter afastados os componentes do circuito de controle dos componentes de energia.
[020] O método inclui retificar cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica pela dita segunda unidade de retificação no modo de desvio e modo de retificação separados um do outro por um micro atraso existente entre mudanças do dito pulso positivo para o dito pulso negativo no terceiro sinal na saída da dita unidade de detecção de fase em relação a cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica e mudança do dito segundo sinal de baixo para alto na saída da dita unidade de controle do modo de retificação.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[021] A Figura 1 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando o diagrama de blocos do dispositivo retificador do regulador.
[022] A Figura 2 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando o diagrama de blocos da unidade de controle.
[023] A Figura 3a & 3b ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando um diagrama de forma de onda de tensão ilustrando o modo de desvio e retificação na condição de bateria conectada.
[024] A Figura 4 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando um diagrama de forma de onda de tensão ilustrando o modo de retificação completo na condição de bateria conectada.
[025] A Figura 5a & 5b ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando um diagrama de forma de onda de tensão ilustrando o modo de desvio e retificação na condição sem bateria.
[026] A Figura 6 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando um diagrama de forma de onda de tensão ilustrando o modo de retificação completo na condição sem bateria.
[027] A Figura 7 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando uma vista explodida do conjunto.
[028] A Figura 8 ilustra uma modalidade da presente invenção ilustrando a vista frontal do dispositivo montado. DESCRIÇÃO DOS ELEMENTOS Números de Referência Dispositivo Retificador do regulador 10 Seção de Retificação 12 Seção de Controle 14 Primeira Unidade de Retificação 16 Segunda Unidade de Retificação 18 Dispositivo de Geração 20 Fase R 22 Fase Y 24 Fase B 26 MOSFET 1 30 MOSFET 2 32 MOSFET 3 34 MOSFET 4 50 MOSFET 5 52 MOSFET 6 54 Sinal de controle de porta para MOSFET 4 60 Sinal de controle de porta para MOSFET 5 62 Sinal de controle de porta para MOSFET 6 64 Fonte de alimentação 70 Primeira tensão predefinida 72 Segunda tensão predefinida 74 Tensão de saída 76 Terceira tensão predefinida 78 Unidade de Controle 80 Aterramento 82 Unidade de detecção de fase 90 Terceiro sinal 92 Quarto sinal 94 Primeira unidade de detecção de tensão 96 Unidade de controle de modo de desvio 98 Primeiro sinal 100 Unidade de controle de modo de retificação 102 Segundo sinal 104 Unidade de acionamento de porta 106 Unidade de limitação de tensão de pico 108 Segunda unidade de detecção de tensão 110 Capacitor 114 Bateria 116 PCB de alumínio revestida de metal 120 Placa de Controle 122 Conector SMD 124 Conjunto Regulador 126 Gabinete de Alumínio 128 Anel isolante 130 Espaçador rosqueado 132
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[029] A presente invenção pode ser totalmente compreendida lendo a seguinte descrição detalhada das modalidades de um dispositivo retificador de regulador (10) e um método para regular uma tensão de saída (76) em relação ao aterramento (82) do mesmo compreendendo um terminal de fonte para receber uma tensão trifásica de corrente alternada de um dispositivo gerador (20), que está conectado às unidades de retificação na seção de retificação (12), bem como à unidade de controle (80) na seção de controle (14).
[030] Como mostrado na Fig. 1, o dispositivo gerador (20) insere uma tensão de corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo. As três fases incluem fase R (22), fase Y (24) e fase B (26). Cada uma dessas três fases compreende um ciclo positivo e um ciclo negativo. O dispositivo gerador (20) está conectado às unidades retificadoras tanto para retificação positiva quanto para retificação negativa na seção de retificação (12). As unidades de retificação incluem dois conjuntos de unidades de retificação, isto é, primeira unidade de retificação (16) e uma segunda unidade de retificação (18). Cada uma das primeiras unidades de retificação (16) tem um primeiro terminal de porta e a primeira unidade de retificação (16) compreende três MOSFETs, isto é, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32) e MOSFET 3 (34). A primeira unidade de retificação (16) está conectada ao dispositivo gerador (20) de modo que os terminais de fonte e de porta do MOSFET 1 (30) estão conectados à fase R (22) do dispositivo gerador (20), da mesma forma que a fonte e os terminais de porta do MOSFET 2 (32) estão conectados à fase Y (24) do dispositivo gerador (20), de maneira semelhante, os terminais fonte e de porta do MOSFET 3 (34) estão conectados à fase B (26) do dispositivo gerador (20). Estes três MOSFETs corrigem o ciclo positivo de cada fase da tensão de corrente alternada trifásica através dos seus diodos internos.
[031] A segunda unidade de retificação (18) tem um segundo terminal de porta e a segunda unidade de retificação (18) compreende três MOSFETs, isto é, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54). A segunda unidade de retificação (18) está conectada ao dispositivo gerador (20) de modo que o dreno do MOSFET 4 (50) é conectado à fase R (22) do dispositivo gerador (20), da mesma forma que o dreno do MOSFET 5 (52) está conectado à fase Y (24) do dispositivo gerador (20), de maneira semelhante o dreno do MOSFET 6 (54) está conectado à fase B (26) do dispositivo gerador (20). Estes três MOSFETs corrigem o ciclo negativo de cada fase da tensão de corrente alternada trifásica.
[032] A segunda unidade de retificação (18), isto é, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) alterna entre o modo de retificação e o modo de desvio dependendo da condição de carga. Estas unidades de retificação, isto é, MOSFETs como dito acima compreende uma fonte, um dreno e um terminal de porta e também compreende um diodo interno. O segundo terminal de porta para a segunda unidade de retificação recebe um sinal de controle de porta de uma unidade de controle (80). A unidade de controle (80) está configurada de modo a controlar a segunda unidade de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) através do respectivo sinal de controle de porta, isto é, através do sinal de controle de porta para MOSFET 4 (60), sinal de controle de porta para MOSFET 5 (62) e sinal de controle de porta para MOSFET 6 (64), respectivamente.
[033] A unidade de controle (80) na seção de controle (14) emite esses sinais de controle de porta com base em uma tensão de saída (76) recebida no terminal de saída do dispositivo em relação a uma primeira tensão predefinida (72), e o ciclo positivo e ciclo negativo de cada fase da tensão de corrente alternada trifásica. A primeira tensão predefinida (72) é a mesma tensão na qual o dispositivo retificador do regulador (10) regula. Além disso, a tensão de saída vai acima ou abaixo para determinar o modo de regulação, isto é, quando ela está alta ou acima, o dispositivo vai no modo de desvio e quando ela está baixa ou abaixo, o dispositivo vai no modo de retificação.
[034] O sinal de controle de porta permite que estes MOSFETs da segunda unidade de retificação (18) alternem entre o modo de retificação e o modo de desvio controlando o segundo terminal de porta de seus respectivos MOSFETs. O sinal de controle de porta que controla cada porta dos MOSFETs na segunda unidade de retificação (18) aciona o segundo terminal de porta de seus respectivos MOSFET, isto é, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) para alternar para o modo de desvio apenas quando a tensão de saída (76) se torna superior à primeira tensão predefinida (72). O modo de derivação da segunda unidade de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54), uma vez comutado, continua enquanto o terceiro sinal (92) durante o ciclo positivo da fase correspondente da tensão de corrente alternada trifásica existe. O terceiro sinal (92) para cada fase é a saída de uma unidade de detecção de fase (90) da respectiva fase da tensão de corrente alternada trifásica.
[035] Como mostrado na Fig. 2, a unidade de controle (80) inclui uma unidade de detecção de fase (90). A unidade de detecção de fase (90) é configurada para detectar o ciclo positivo e o ciclo negativo em cada fase da tensão da corrente alternada trifásica. A unidade de detecção de fase (90) compara as tensões de entrada, isto é, tensões de corrente alternada de cada fase em relação a uma segunda tensão predefinida (74). A segunda tensão predefinida (74) é limitada à queda dos diodos da segunda unidade de retificação, isto é, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54). A unidade de detecção de fase (90) compara a tensão da fase em relação à segunda tensão predefinida (74) e produz o terceiro sinal (92) para as respectivas fases. Se a tensão em toda a fase estiver acima da segunda tensão predefinida (74), então a unidade de detecção de fase (90) emite o terceiro sinal (92) como um sinal alto ou pulso positivo. Enquanto que se a fase fornece uma tensão abaixo da segunda tensão predefinida (74), então a unidade de detecção de fase (90) emite o terceiro sinal (92) como um sinal baixo ou pulso negativo.
[036] A unidade de controle (80) também inclui uma primeira unidade de detecção de tensão (96) e uma segunda unidade de detecção de tensão (110). A primeira unidade de detecção de tensão (96) é um circuito que monitora a tensão da bateria continuamente. Quando a bateria (116) está conectada, então a primeira unidade de detecção de tensão (96) monitora a tensão de saída (76) de forma contínua. No caso da condição sem bateria, a segunda unidade de detecção de tensão (110) monitora a tensão de saída (76) de forma contínua. A primeira unidade de detecção de tensão (96) é configurada para detectar a tensão de saída (76) no terminal de saída do dispositivo e compara a tensão de saída (76) em relação à primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada e emite um quarto sinal (94). Este pode ser sinal alto ou baixo. Se a tensão de saída (76) for maior do que a primeira tensão predefinida (72), então o quarto sinal (94) torna-se alto. Enquanto que se a tensão de saída (76) for menor do que a primeira tensão predefinida, o quarto sinal (94) torna-se baixo.
[037] De modo semelhante, em condições sem bateria, a segunda unidade de detecção de tensão (110) detecta a tensão de saída (76) no terminal de saída do dispositivo e compara a tensão de saída (76) em relação à terceira tensão predefinida (78) e produz o quarto sinal (94), que pode ser alto ou baixo. Se a tensão de saída (76) for maior do que a terceira tensão predefinida (78), então o quarto sinal (94) sai alto. Enquanto que se a tensão de saída (76) for menor do que a terceira tensão predefinida (78), então o quarto sinal (94) sai baixo.
[038] A saída quer da primeira unidade de detecção de tensão (96) quer da segunda unidade de detecção de tensão (110) e unidade de detecção de fase (90) passa para a unidade de controle do modo de desvio (98). A unidade de controle do modo de desvio (98) é configurada para fornecer um primeiro sinal (100). O primeiro sinal (100) é alto apenas quando ambas as entradas são altas, ou seja, quando a primeira unidade de detecção de tensão (96) na condição de bateria conectada ou na unidade de detecção de segunda tensão (110) na condição sem bateria e as saídas da unidade de detecção de fase (90) são sinais altos, então a saída da unidade de controle do modo de desvio (98) produz um sinal alto que é o primeiro sinal (100). No caso de mesmo se o quarto sinal (94) ficar baixo, o primeiro sinal (100) permanece alto até o terceiro sinal (92) permanecer alto. A unidade de controle de modo de desvio (98) controla o desvio de cada MOSFET na segunda unidade de retificação (18) de forma independente.
[039] A unidade de controle (80) também inclui uma unidade de controle do modo de retificação (102). A unidade de controle do modo de retificação (102) controla a retificação durante o modo de retificação para cada fase durante o ciclo negativo para cada MOSFET na segunda unidade de retificação (18). A unidade de controle do modo de retificação (102) é configurada para receber o terceiro sinal e para fornecer um segundo sinal (104), que é a inversão da saída da unidade de detecção de fase (90), isto é, o terceiro sinal (92).
[040] Este primeiro sinal (100) e o segundo sinal (104) são OR-ed e a saída resultante é inserida em uma unidade de acionamento de porta (106). A unidade de acionamento de porta (106) emite o sinal de controle de porta em relação a cada MOSFET na segunda unidade de retificação (18). A unidade de acionamento de porta (106) é configurada para liberar sinais de controle de porta, isto é, sinal de controle de porta para MOSFET 4 (60), sinal de controle de porta para MOSFET 5 (62) e sinal de controle de porta para MOSFET 6 (64) para os segundos terminais de porta de MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) com base no segundo sinal e primeiro sinal e, assim, controlar os terminais de porta destes MOSFETs para permitir a mudança entre o modo de desvio e o modo de retificação.
[041] A segunda unidade de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) continua no modo de desvio uma vez que o sinal de controle de porta ativa ou desencadeia o respectivo segundo terminal de porta e depois a segunda unidade de retificação (18) torna-se independente da tensão de saída, ou seja, uma vez que os MOSFETs são comutados, mesmo se a tensão de saída (76) se tornar igual ou inferior à primeira tensão predefinida (72), a segunda unidade de retificação continua no modo de desvio enquanto o primeiro sinal (100), ou seja, a saída da respectiva unidade de controle do modo de desvio (90) é positiva no ciclo positivo correspondente.
[042] Na segunda unidade de retificação (18), a retificação ocorre através dos diodos internos das segundas unidades de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) quando ciclos negativos de cada fase conduzem naturalmente. Esta retificação torna-se mais eficiente quando as segundas unidades de retificação (18) são ligadas, por exemplo, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) para ignorar os seus diodos internos, resultando em baixa queda de tensão na segunda unidade de retificação (18) do que nos seus diodos internos. Desta forma, o dispositivo retificador de regulador (10) tornar-se termicamente mais eficiente no modo de retificação ativo.
[043] No modo de retificação, quando o ciclo negativo é detectado pela unidade de detecção de fase (90) em relação à segunda tensão predefinida (74), ou seja, menor que a segunda tensão predefinida (74), o terceiro sinal (92) torna-se baixo, então a unidade de controle do modo de derivação (98) produz um sinal baixo, tornando o primeiro sinal (100) baixo. Simultaneamente, a unidade de controle do modo de retificação (102) produz um sinal alto, isto é, o segundo sinal (104) torna-se alto. Essas saídas são OR-ed e entrada para a unidade de acionamento de porta (106), o que, consequentemente, produz sinais de controle de porta para cada MOSFET na segunda unidade de retificação (18).
[044] A Fig. 3a mostra a forma de onda de tensão de saída da unidade de detecção de fase (90), ou seja, o terceiro sinal (92) e a unidade de controle do modo de retificação (102), ou seja, o segundo sinal (104) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, a fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição de bateria (116) conectada. A saída da unidade de detecção de fase (90) para a fase R (22) permanece elevada no período de tempo de - 0 a T3g, T3i a T3t e após T3v. Da mesma forma para a fase Y (24), a saída da unidade de detecção de fase (90) permanece alta para -T3a a T31, T3n a T3w. Enquanto que para a fase Y (26), a saída da unidade de detecção de fase (90) permanece alta para o período de tempo de -0 a T3d, T3f a T3o e após T3q. A saída da unidade de detecção de fase (90) é baixa para a fase R (22) do período de tempo -T3g a T3i e T3t a T3v, enquanto que para a fase Y (24) -0 a T3a, T3i a T3n e após T3w e de forma semelhante para a fase B (26) -T3d a T3f e T3o a T3q. A unidade de controle do modo de retificação (102) como discutido acima emite o sinal invertido do terceiro sinal (92) com algum atraso fixo que é o segundo sinal (104), isto é, a saída da unidade de controle de retificação (102). A saída da unidade de controle do modo de retificação (102) será alta, ou seja, o segundo sinal (104) será alto para a fase R (22) do período de tempo de T3h a T3i, T3u a T3v, de forma semelhante para a fase Y do período de tempo de -0 a T3a, T3m a T3n e após T3x, e de forma semelhante para a fase B (26) do período de tempo de -T3e a T3f, T3p a T3q.
[045] A Fig. 3b mostra a forma de onda de tensão de saída da primeira unidade de detecção de tensão (96), unidade de controle de modo de desvio (98) e a unidade de acionamento de porta (106) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, a fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição de bateria conectada. A Fig. 3b é uma continuação da Fig. 3a. Durante o período de tempo de T3b a T3c, T3j a T3k e T3r a T3s, a tensão de saída (76) é maior que a primeira tensão predefinida (72). Durante este período de tempo, a saída da primeira unidade de detecção de tensão (96), isto é, o quarto sinal (94) passa para a alta a partir da baixa. Esta saída atua como uma das entradas para a unidade de controle do modo de desvio (98). E, simultaneamente, se a unidade de detecção de fase (90) for alta para a unidade de controle do modo de desvio (98) para cada fase, então a saída da unidade de controle do modo de desvio (98), ou seja, o primeiro sinal (100) torna-se alto, para a fase R (22) do período de tempo de -T3c a T3g e T3k a T3t, de forma semelhante para a fase Y desde o período de tempo de (24) T3c a T3i e T3s a T3w, e para a fase B (26) do período de tempo de -0 a T3d, T3k a T3o e T3s posteriormente. No caso de mesmo se o quarto sinal (94) ficar baixo, o primeiro sinal (100) permanece alto até o terceiro sinal (92) permanecer alto. A saída da unidade de controle do modo de desvio (98) e da unidade de controle do modo de retificação (102), ou seja, o primeiro sinal (100) e o segundo sinal (104), respectivamente, são OR-ed e fornecidos à unidade de acionamento de porta (106), o que assim resulta em ligar a segunda unidade de retificação (18). A saída OR-ed da entrada do primeiro sinal (100) e do segundo sinal (104) para a unidade de acionamento de porta (106) de modo que os sinais de controle de porta de cada fase serão altos para a fase R (22) a partir do período de tempo de T3c a T3g , T3h a T3i, T3k a T3t e T3u a T3v, de forma semelhante para a fase Y (24) desde o período de tempo de -0 até T3a, T3c a T3i, T3m a T3n, T3 a T3w e após T3x e para a fase B (26) a partir do período de tempo de -0 a T3d, T3e a T3f, T3k a T3o, T3p a T3q e após T3s.
[046] O dispositivo retificador de regulador (10) também é fornecido com uma fonte de alimentação dependente de RPM (70). A fonte de alimentação (70) fornece energia para a unidade de controle (80) de acordo com a saída do dispositivo gerador (20), isto é, tensão de corrente alternada trifásica. A fonte de alimentação é comum e conhecida por aqueles versados na técnica e, portanto, a descrição detalhada de sua operação é omitida.
[047] A segunda unidade de retificação (18) é conectada a uma unidade de limitação de tensão de pico (108) que é configurada para minimizar a tensão de pico durante o cruzamento do ciclo positivo para o ciclo negativo ou cruzamento do ciclo negativo para o ciclo positivo ou seja, durante o cruzamento da segunda tensão predefinida (74) em cada fase da tensão da corrente alternada trifásica. A unidade de limitação de tensão de pico (108) é conectada entre cada dreno dos MOSFETs na segunda unidade de retificação, isto é, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) e seus respectivos segundos terminais de porta de MOSFETs. Esta unidade de limitação de tensão de pico (108) controla ou reduz as tensões de pico que são geradas durante a comutação de MOSFET na segunda unidade de retificação (18).
[048] Além disso, há um micro atraso fixo entre o estado de mudança do pulso positivo para o pulso negativo da respectiva fase na unidade de detecção de fase (90) e o estado de mudança de baixa para alta da saída da respectiva fase na unidade de controle do modo de retificação (102). Este micro atraso fixo é usado para separar o modo de derivação e o modo de retificação. O atraso micro fixo como mostrado na Fig. 3a para a fase R (22) é do período de tempo de -T3g a T3h, T3t a T3u, de forma semelhante para a fase Y (24) é do período de tempo de -T31 a T3m, T3w a T3x e para a fase B (26) é do período de tempo de -T3d a T3e e T3o a T3p.
[049] Durante o cruzamento do ciclo positivo para o ciclo negativo ou o cruzamento do ciclo negativo para o ciclo positivo, isto é, durante o cruzamento da segunda tensão predefinida (74), quando a unidade de controle (80) não está comutando a segunda unidade de retificação (18) no modo de retificação nem no modo de desvio, existe uma possibilidade de tensões de pico. Estas tensões de pico são de muito pequena duração e energia, no entanto, ignoram o controle da unidade de controle (80). Portanto, para minimizar estas tensões de pico em um limite mais seguro, a unidade de limitação de tensão de pico (108) é conectada entre o terminal de dreno e o terminal de porta das segundas unidades de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) E MOSFET 6 (54) como mostrado na Fig. 1. A unidade de limitação de tensão de pico (108) compreendendo diodos de TVS, que reduz o nível de tensão de pico das respectivas fases e, desse modo, controla a tensão em um limite mais seguro.
[050] No modo de retificação, ou seja, quando o desvio da segunda unidade de retificação (18) se completa ou quando o ciclo negativo é detectado pela unidade de detecção de fase (90) que está abaixo da segunda tensão predefinida (74), a unidade de controle (80) emite o sinal de controle de porta para os segundos terminais de porta da segunda unidade de retificação (18) e, desse modo, liga a segunda unidade de retificação (18) correspondente à mesma fase. Isso permite a utilização de baixa queda ou eficiência, proporcionando a passagem menos resistiva através de MOSFETs, ignorando seus diodos internos na segunda unidade de retificação (18), resultando assim na retificação ativa.
[051] Em uma modalidade alternativa, a Fig. 4 mostra a forma de onda de tensão de saída da unidade de detecção de fase (90) e a unidade de transmissão de porta (106) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição de bateria conectada e durante a condição de carga total, ou seja, quando a tensão de saída (76) é inferior à primeira tensão predefinida (72). Neste modo de retificação total, na primeira unidade de retificação (16), a retificação do ciclo positivo ocorre através dos diodos internos da primeira unidade de retificação (16), isto é, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32) e MOSFET 3 (34). Os primeiros terminais de porta da primeira unidade de retificação (16) estão conectados aos seus respectivos terminais de fonte da mesma primeira unidade de retificação (16). Na segunda unidade de retificação (18), a retificação ocorre através dos diodos internos das segundas unidades de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) quando ciclos negativos de cada fase conduzem naturalmente. Para tornar esta retificação mais eficiente as segundas unidades de retificação (18) são ligadas, por exemplo, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) para ignorar os seus diodos internos, ou seja, as segundas unidades de retificação (18) estão na retificação ativa, assim há baixa queda de tensão na segunda unidade de retificação (18) do que nos seus diodos internos. Resultando no dispositivo retificador de regulador (10) tornar-se termicamente mais eficiente. O terceiro sinal (92), ou seja, a saída da unidade de detecção de fase (90) torna-se alta, ou seja, o pulso positivo para a fase R (22) do período de tempo de -0 a T4e, T4g a T4n e após T4p, para a fase Y (24) do período de tempo de -T4a a T4h, T4j a T4q e para a fase B (26) do período de tempo de -0 a T4b, T4d a T4k e após T4m. O terceiro sinal (92), ou seja, a saída da unidade de detecção de fase (90) se tornará baixa, ou seja, o pulso negativo para a fase R (22) do período de tempo de -T4e a T4g e T4n a T4p, para a fase Y (24) do período de tempo de -0 a T4a, T4h a T4j e depois de T4q, e para a fase B (26) do período de tempo de -T4b a T4d e T4k a T4m. Uma vez que a tensão de saída (76) na condição de carga total é inferior à primeira tensão predefinida (72), a saída da unidade de controle do modo de desvio (98) permanece baixa, isto é, o primeiro sinal (100) permanece sempre baixo.
[052] Simultaneamente, a unidade de controle do modo de retificação (102) emite o segundo sinal (104) que é sinal invertido do terceiro sinal (92) com algum atraso fixo que é o mesmo que os sinais de controle de porta para cada fase, ou seja, o sinal de controle de porta para MOSFET 4 (60), sinal de controle de porta para MOSFET 5 (62), sinal de controle de porta para MOSFET 6 (64). Portanto, a saída da unidade de acionamento de porta (106), ou seja, sinais de controle de porta para cada fase se tornarão altos para a fase R (22) do período de tempo de T4f a T4g e T4o a T4p, para a fase Y (24) do período de tempo de -0 a T4a, T4i a T4j e depois de T4r, e para a fase B (26) do período de tempo de -T4c a T4d e T41 a T4m. Há um micro atraso fixo entre a mudança do pulso positivo para o pulso negativo da saída na unidade de detecção de fase (90) e de baixa para alta da saída da unidade de controle do modo de retificação (102). A unidade de acionamento de porta (106) emite o sinal de controle de porta que é o mesmo que o segundo sinal (104) para cada fase. Este atraso micro fixo para a fase R (22) é do período de tempo de -T4e a T4f e T4n a T4o, para a fase Y (24) é do período de tempo de -T4h a T4i e T4q a T4r e para a fase B (26) é do período de tempo de -T4b a T4c e T4k a T41. A saída da unidade de acionamento de porta (106) será alta para a fase R (22) do período de tempo de T4f a T4g e T4o a T4p, para a fase Y (24) é do período de tempo de -0 a T4a, T4i a T4j e depois de T4r, e para a fase B (26) do período de tempo de -T4c a T4d e T41 a T4m. Dessa forma, sempre que a saída da unidade de acionamento da porta (106) for alta, os MOSFETs na segunda unidade de retificação (18) permanecerão na condição ligada.
[053] Na condição sem bateria, o terminal de saída do dispositivo retificador do regulador (10) está conectado com a segunda unidade de detecção de tensão (110) conforme discutido acima, o que detecta a condição sem bateria e um capacitor (114) para suportar a tensão de saída regulada (76).
[054] A Fig. 5a mostra a forma de onda de tensão de saída da unidade de detecção de fase (90), ou seja, o terceiro sinal (92) e a unidade de controle do modo de retificação (102), ou seja, o segundo sinal (104) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, a fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição sem bateria. A saída da unidade de detecção de fase (90) para a fase R (22) permanece elevada no período de tempo de -0 a T5g, T5i a T5p e após T5r. Da mesma forma para a fase Y (24), a saída da unidade de detecção de fase (90) permanece alta para -T5a a T5j, T51 a T5s. Enquanto que para a fase Y (26), a saída da unidade de detecção de fase (90) permanece alta para o período de tempo de -0 a T5d, T5f a T5m e após T5o. A saída da unidade de detecção de fase (90) é baixa para a fase R (22) do período de tempo -T5g a T5i e T5p a T5r, enquanto que para a fase Y (24) -0 a T5a, T5j a T5l e após T5s e de forma semelhante para a fase B (26) -T5d a T5f e T5m a T5o. A unidade de controle do modo de retificação (102) como discutido acima emite o sinal invertido do terceiro sinal (92) com algum atraso fixo que é o segundo sinal (104), isto é, a saída da unidade de controle de retificação (102). A saída da unidade de controle do modo de retificação (102) é alta, ou seja, o segundo sinal (104) é alto para a fase R (22) do período de tempo de T5h a T5i, T5q a T5r, de forma semelhante para a fase Y do período de tempo de -0 a T5a, T5k a T51 e após T5t, e de forma semelhante para a fase B (26) do período de tempo de -T5e a T5f, T5n a T5o.
[055] A Fig. 5b mostra a forma de onda de tensão de saída da segunda unidade de detecção de tensão (110), unidade de controle de modo de desvio (98) e a unidade de acionamento de porta (106) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, a fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição sem bateria. A Fig. 5b é uma continuação da Fig. 5a. Na condição sem bateria, a regulação da tensão de saída (76) no terminal de saída do dispositivo retificador do regulador (10) depende da carga e descarga do capacitor de saída (114) que está conectado no terminal de saída do dispositivo retificador do regulador (10). Durante o período de tempo de 0 a T5a e após T5b, a tensão de saída (76) é maior que a terceira tensão predefinida (76). Durante este período de tempo, a saída da segunda unidade de detecção de tensão (110), isto é, o quarto sinal (94) é alto. Esta saída atua como uma das entradas para a unidade de controle do modo de desvio (98). E, simultaneamente, se a unidade de detecção de fase (90) for alta para a unidade de controle do modo de desvio (98) para cada fase, então a saída da unidade de controle do modo de desvio (98), ou seja, o primeiro sinal (100) torna-se alto, para a fase R (22) do período de tempo de -0 a T5a, T5c a T5g, T5i a T5p, e depois de T5r, de forma semelhante para a fase Y desde o período de tempo de (24) -0 a T5a, T5c a T5j e T51 a T5s, e para a fase B (26) do período de tempo de -0 a T5d, T5f a T5m e depois de T5o.
[056] No caso de mesmo se o quarto sinal (94) ficar baixo, o primeiro sinal (100) permanece alto até o terceiro sinal (92) permanecer alto. A saída da unidade de controle do modo de desvio (98) e da unidade de controle do modo de retificação (102), ou seja, o primeiro sinal (100) e o segundo sinal (104), respectivamente, são OR-ed e fornecidos à unidade de acionamento de porta (106), o que assim resulta em ligar a segunda unidade de retificação (18) para possibilitar a comutação da segunda unidade de retificação para o modo de desvio. A saída OR-ed do primeiro sinal (100) e do segundo sinal (104) inserida nas unidades de acionamento de porta (106) de modo que os sinais de controle de porta de cada fase permanecem altos para a fase R (22) a partir do período de tempo de 0 a T5a, T5c a T5g, T5h a T5p e após T5q, de forma semelhante para a fase Y (24) desde o período de tempo de -0 até T5a, T5c a T5j e T5k a T5s e após T5t e para a fase B (26) a partir do período de tempo de -0 a T5d, T5e a T5m e após T5n.
[057] Em uma modalidade alternativa, a Fig. 6 mostra a forma de onda de tensão de saída da unidade de detecção de fase (90) e a unidade de transmissão de porta (106) para cada fase da tensão de corrente alternada trifásica, ou seja, fase R (22), fase Y (24) e fase B (26) na condição sem bateria e durante a condição de carga total, ou seja, quando a tensão de saída (76) é inferior à terceira tensão predefinida (78). Neste modo de retificação total, na primeira unidade de retificação (16), a retificação do ciclo positivo ocorre através dos diodos internos da primeira unidade de retificação (16), isto é, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32) e MOSFET 3 (34). Os primeiros terminais de porta da primeira unidade de retificação (16) estão conectados aos seus respectivos terminais de fonte da mesma primeira unidade de retificação (16). Na segunda unidade de retificação (18), a retificação ocorre através dos diodos internos da segunda unidade de retificação (18), ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) quando ciclos negativos de cada fase conduzem naturalmente. Para tornar esta retificação mais eficiente a segunda unidades de retificação (18) são ligadas, por exemplo, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) para ignorar os seus diodos internos, ou seja, a segunda unidade de retificação (18) está na retificação ativa, assim há baixa queda de tensão na segunda unidade de retificação (18) do que nos seus diodos internos. Assim, resultando no dispositivo retificador de regulador (10) tornar-se termicamente mais eficiente. O terceiro sinal (92), ou seja, a saída da unidade de detecção de fase (90) torna-se alta, ou seja, o pulso positivo para a fase R (22) do período de tempo de -0 a T6e, T6g a T6n e após T6p, para a fase Y (24) do período de tempo de -T6a a T6h, T6j a T6q e para a fase B (26) do período de tempo de -0 a T6b, T6d a T6k e após T6m. O terceiro sinal (92), ou seja, a saída da unidade de detecção de fase (90) se tornará baixa, ou seja, o pulso negativo para a fase R (22) do período de tempo de -T6e a T6g e T6n a T6p, para a fase Y (24) do período de tempo de -0 a T6a, T6h a T6j e depois de T6q, e para a fase B (26) do período de tempo de -T6b a T6d e T6k a T6m. Uma vez que a tensão de saída (76) na condição de carga total é inferior à terceira tensão predefinida (78), a saída da unidade de controle do modo de desvio (98) permanece baixa, isto é, o primeiro sinal (100) permanece sempre baixo.
[058] Simultaneamente, a unidade de controle do modo de retificação (102) emite o segundo sinal (104) que é sinal invertido do terceiro sinal (92) com algum atraso fixo que é o mesmo que os sinais de controle de porta para cada fase, ou seja, o sinal de controle de porta para MOSFET 4 (60), sinal de controle de porta para MOSFET 5 (62), sinal de controle de porta para MOSFET 6 (64). Portanto, a saída da unidade de acionamento de porta (106), ou seja, sinais de controle de porta para cada fase se tornarão altos para a fase R (22) do período de tempo de T6f a T6g e T6o a T6p, para a fase Y (24) do período de tempo de -0 a T6a, T6i a T6j e depois de T6r, e para a fase B (26) do período de tempo de -T6c a T6d e T61 a T6m. Há um micro atraso fixo entre a mudança do pulso positivo para o pulso negativo da saída na unidade de detecção de fase (90) e de baixa para alta da saída da unidade de controle do modo de retificação (102). A unidade de acionamento de porta (106) emite o sinal de controle de porta que é o mesmo que o segundo sinal (104) para cada fase. Este atraso micro fixo para a fase R (22) é do período de tempo de -T6e a T6f e T6n a T6o, para a fase Y (24) é do período de tempo de -T6h a T6i e T6q a T6r e para a fase B (26) é do período de tempo de -T6b a T6c e T6k a T61. A saída da unidade de acionamento de porta (106) será alta para a fase R (22) do período de tempo de T6f a T6g e T6o a T6p, para a fase Y (24) é do período de tempo de -0 a T6a, T6i a T6j e depois de T6r, e para a fase B (26) do período de tempo de -T6c a T6d e T61 a T6m. Dessa forma, sempre que a saída da unidade de acionamento da porta (106) for alta, os MOSFETs na segunda unidade de retificação (18) permanecerão na condição ligada.
[059] Em uma modalidade alternativa, como mostrado na Fig. 7, a primeira unidade de retificação, ou seja, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32), MOSFET 3 (34) e segunda unidade de retificação, ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) são montados em uma PCB de alumínio revestida com metal (120), o que resulta em uma dissipação adequada do calor. O uso da PCB de alumínio revestida com metal (120) para dispositivos de alimentação, ou seja, primeira unidade de retificação, ou seja, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32), MOSFET 3 (34) e segunda unidade de retificação, ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) E MOSFET 6 (54) reduz a complexidade do conjunto do regulador (126). Uma vez que tanto os primeiros dispositivos de retificação quanto os segundos dispositivos de retificação são os MOSFETs e é universalmente conhecido que esses dispositivos são muito sensíveis para falhas de ESD. Portanto, a PCB de alumínio revestida com metal (120) faz uso dos componentes de alimentação de SMD possíveis, ou seja, primeira unidade de retificação, ou seja, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32), MOSFET 3 (34) e segunda unidade de retificação, ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54). Isto, assim, ajuda a reduzir o trabalho manual, de modo que a falha dos dispositivos de alimentação devido a ESD reduz. A montagem completa pode ser automática. Ao usar a PCB de alumínio revestida com metal, o calor é distribuído de forma mais uniforme em toda a área do invólucro de alumínio (128), resultando assim na dissipação de calor adequada da primeira unidade de retificação (16) e da segunda unidade de retificação (18). Portanto, há uma menor tensão térmica na primeira unidade de retificação (16) e na segunda unidade de retificação (18). Isto resulta ainda no aumento da vida e a durabilidade do nosso dispositivo retificador de regulador (10). Além disso, há menos estresse térmico nas faixas de potência na PCB de alumínio revestida com metal (120), mesmo que a corrente muito alta passe por ela. Mesmo se uma corrente muito alta passar através de ambas, ou seja, primeira unidade de retificação (16) e segunda unidade de retificação (18), a temperatura da aba dos dispositivos de energia, ou seja, a primeira unidade de retificação, ou seja, MOSFET 1 (30), MOSFET 2 (32), MOSFET 3 (34) e segunda unidade de retificação, ou seja, MOSFET 4 (50), MOSFET 5 (52) e MOSFET 6 (54) não dispara. Para manter duas zonas de temperatura separadas, isto é, zona de componente de alimentação e zona de componentes de circuito de controle, todos os componentes do circuito de controle são mantidos na PCB da Placa de Controle separada (122) e todos os dispositivos de alimentação na PCB de alumínio revestido metálico separada (120). Ao fazer a PCB separada para circuito de controle e circuito de alimentação, é possível manter afastados os componentes do circuito de controle dos componentes de energia. Dois espaçadores rosqueados (132) são usados para dois propósitos, primeiramente é usado para consertar a PCB de alumínio revestida com metal (120) e, em segundo lugar, é usado para manter a distância entre a PCB de alumínio revestida com metal (120) e placa de controle (122). O capacitor (114) que está conectado ao terminal de saída do dispositivo retificador do regulador (10) e que é usado principalmente em condições sem bateria, também é montado no invólucro de alumínio (128). O ilhó de borracha (130) é usado para manter o cabeamento no nível da superfície da PCB de alumínio revestida com metal (120).
[060] Adicionalmente, a Fig. 8 mostra o conjunto do regulador (126), que inclui o dispositivo retificador do regulador (10) montado sobre uma PCB de alumínio revestida com metal (120) com uma placa de controle (122) e um conector SMD (124) em um invólucro de alumínio (128), formando assim um conjunto regulador (126).

Claims (29)

1. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), compreendendo: um terminal fonte para receber uma tensão de corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo a partir de um dispositivo de geração (20); uma pluralidade da primeira unidade de retificação (16), com um primeiro terminal de porta, conectada ao dito dispositivo de geração (20) para retificar o ciclo positivo da dita tensão de corrente alternada trifásica; uma pluralidade da segunda unidade de retificação (18) com um segundo terminal de porta, a dita segunda unidade de retificação (18) conectada ao dito dispositivo de geração (20) para retificar o ciclo negativo da dita tensão de corrente alternada trifásica, em que a dita segunda unidade de retificação (18) alterna entre o modo de retificação e a o modo de desvio dependendo da condição da carga; e caracterizado por compreender: uma unidade de controle (80) configurada para controlar a dita segunda unidade de retificação por um sinal de controle de porta, a dita unidade de controle (80) emite o dito sinal de controle de porta com base em uma tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador de regulador (10) relativamente a qualquer uma de uma primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada e uma terceira tensão predefinida (78) na condição sem bateria e o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica do dito dispositivo de geração (20), o dito sinal de controle de porta permite que a dita segunda unidade de retificação (18) comute entre o modo de retificação e o modo de desvio controlando o segundo terminal de porta da dita segunda unidade de retificação (18), em que o dito sinal de controle de porta comuta a dita segunda unidade de retificação no modo de desvio quando a tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) é maior do que qualquer uma da dita primeira tensão pré-definida (72) na condição de bateria conectada e a dita terceira tensão pré-definida (78) na condição sem bateria e, desse modo, continuando o desvio da dita segunda unidade de retificação (18) enquanto existir o dito ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica.
2. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma unidade de detecção de fase (90) configurada para detectar o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo a partir de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica com relação a uma segunda tensão predefinida (74), em que a dita unidade de detecção de fase (90) emite um terceiro sinal (92) com um pulso positivo e um pulso negativo.
3. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma primeira unidade de detecção de tensão (96) configurada para detectar a dita tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) em relação à dita primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada.
4. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma unidade de controle de modo de desvio (98) configurada para fornecer um primeiro sinal (100) com base no terceiro sinal (92) da dita unidade de detecção de fase (90) e saída da dita primeira unidade de detecção de tensão (96) em relação à primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada.
5. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma unidade de controle de modo de desvio (98) configurada para fornecer um primeiro sinal (100) com base no terceiro sinal (92) da dita unidade de detecção de fase (90) e saída de uma segunda unidade de detecção de tensão (110) configurada para detectar a dita tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) com relação à dita terceira tensão predefinida (78) na condição sem bateria.
6. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma unidade de controle de modo de retificação (102) configurada para receber o dito terceiro sinal (92) a partir da dita unidade de detecção de fase (90) para fornecer um segundo sinal (104).
7. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela dita unidade de controle (80) incluir uma unidade de acionamento de porta (106) configurada para liberar o dito sinal de controle de porta com base no dito segundo sinal (104) da dita unidade de controle do modo de retificação (102) e o dito primeiro sinal (100) a partir da dita unidade de controle do modo de desvio (98).
8. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela dita segunda unidade de retificação (18) continuar no modo de desvio pelo dito sinal de controle de porta e, deste modo, a dita segunda unidade de retificação (18) torna-se independente da dita tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) em relação à dita primeira tensão predefinida (72) enquanto existir o ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica.
9. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dito sinal de controle de porta permitir que a segunda unidade de retificação (18) comute no modo de retificação quando a unidade de detecção de fase (90) detecta o dito ciclo negativo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica inferior à dita segunda tensão predefinida (74).
10. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela dita segunda unidade de retificação (18) estar conectada a uma unidade de limite de tensão de pico (108) configurada para minimizar a tensão de pico durante a passagem da segunda tensão predefinida (74) em cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica.
11. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por, durante uma condição sem bateria, o terminal de saída do dito dispositivo retificador do regulador (10) está conectado à dita segunda unidade de detecção de tensão (110) para detectar a condição sem bateria e um capacitor (114) para suportar a dita tensão de saída regulada (76) em relação à terceira tensão predefinida (78).
12. DISPOSITIVO RETIFICADOR REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita primeira unidade de retificação (16) e a dita segunda unidade de retificação (18) serem montadas num PCB de alumínio revestido de metal (120) para dissipação de calor adequada.
13. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito dispositivo retificador do regulador (10) ser montado em uma PCB de alumínio revestida com metal (120) com uma placa de controle (122) e um conector SMD (124).
14. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo dito sinal de controle de porta comutar a dita segunda unidade de retificação (18) durante o modo de retificação para fornecer passagem menos resistiva através da dita segunda unidade de retificação (18) para contornar diodos internos com a sua queda da dita segunda unidade de retificação (18) e, desse modo, resultando na retificação ativa.
15. DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pela existência de um micro atraso entre a alteração do dito terceiro sinal (92) do pulso positivo para o pulso negativo na saída da dita unidade de detecção de fase (90) com relação a cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica e a alteração do dito segundo sinal (104) de baixo para alto na saída da dita unidade de controle do modo de retificação (102) separa o modo de desvio e o modo de retificação da dita segunda unidade de retificação (18).
16. MÉTODO PARA REGULAR UMA TENSÃO DE SAÍDA (76) DE UM DISPOSITIVO RETIFICADOR DO REGULADOR (10), caracterizado por compreender as etapas de: receber uma tensão de corrente alternada trifásica com cada fase incluindo um ciclo positivo e um ciclo negativo a partir de um dispositivo de geração (20); retificar o ciclo positivo da dita tensão de corrente alternada trifásica por uma pluralidade da primeira unidade de retificação (16), com um primeiro terminal de porta, retificar o ciclo negativo da dita tensão de corrente alternada trifásica por uma pluralidade da segunda unidade de retificação (18) com um segundo terminal de porta, a dita segunda unidade de retificação (18) conectada ao dito dispositivo de geração, a dita segunda unidade de retificação alterna entre o modo de retificação e a o modo de desvio dependendo da condição da carga; controlar a dita segunda unidade de retificação (18) por uma unidade de controle (80), a dita unidade de controle (80) emite o dito sinal de controle de porta com base em uma tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) relativamente a qualquer uma de uma primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada e uma terceira tensão predefinida (78) na condição sem bateria e o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica do dito dispositivo de geração (20), o dito sinal de controle de porta permite que a dita segunda unidade de retificação (18) comute entre o modo de retificação e o modo de desvio controlando o segundo terminal de porta da dita segunda unidade de retificação (18), comutando a dita segunda unidade de retificação (18) no modo de desvio pelo dito sinal de controle quando a tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) é maior do que qualquer uma da dita primeira tensão predefinida (72) na condição de bateria conectada e a dita terceira tensão predefinida (78) na condição sem bateria e, desse modo, continuando o desvio da dita segunda unidade de retificação (18) enquanto existir o dito ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo detectar o dito ciclo positivo e o dito ciclo negativo a partir de cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica com relação a uma segunda tensão predefinida (74) por uma unidade de detecção de fase (90) para emitir um terceiro sinal (92) com um pulso positivo e um pulso negativo.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo detectar a dita tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) com relação à primeira tensão predefinida (72) por uma primeira unidade de detecção de tensão (96) na condição de bateria conectada.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo fornecer um primeiro sinal (100) com base no dito terceiro sinal (92) da dita unidade de detecção de fase (90) e saída da dita primeira unidade de detecção de tensão (96) em relação à primeira tensão predefinida (72) pela unidade de controle de modo de desvio (98) na condição de bateria conectada.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo fornecer um primeiro sinal (100) com base no terceiro sinal (92) da dita unidade de detecção de fase (90) e saída da dita segunda unidade de detecção de tensão (110) em relação à terceira tensão predefinida (78) pela unidade de controle de modo de desvio (98) na condição sem bateria.
21. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 20, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo fornecer um segundo sinal (104) com base no terceiro sinal (92) a partir da dita unidade de detecção de fase (90) por uma unidade de controle do modo de retificação (102).
22. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 21, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo fornecer o dito sinal de controle de porta com base no dito segundo sinal (104) a partir da dita unidade de controle de modo de retificação (102) e dito primeiro sinal (100) a partir da dita unidade de controle do modo de desvio (98) por uma unidade de acionamento de porta (106).
23. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 22, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo a continuação da dita segunda unidade de retificação (18) no modo de desvio independente da dita tensão de saída (76) do dito dispositivo retificador do regulador (10) em relação à dita primeira tensão predefinida (72) desde que exista o ciclo positivo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica.
24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo a comutação da dita segunda unidade de retificação (18) pelo dito sinal de controle de porta para o modo de retificação quando a unidade de detecção de fase (90) detecta o dito pulso negativo da fase correspondente da dita tensão de corrente alternada trifásica inferior à dita segunda tensão predefinida (74).
25. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 24, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo a minimização das tensões de pico durante o cruzamento da dita segunda tensão predefinida (74) em cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica por uma unidade de limitação de tensão de pico (108) conectada à dita segunda unidade de retificação (18).
26. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 25, caracterizado por compreender as etapas de controlar a dita segunda unidade de retificação (18) pela dita unidade de controle (80) incluindo a regulação da dita tensão de saída (76) durante a condição sem bateria, conectando o terminal de saída do dito dispositivo retificador do regulador (10) com uma segunda unidade de detecção de tensão (110) para detectar a condição sem bateria e um capacitor (114) para suportar a dita tensão de saída (76) regulada em relação à terceira tensão predefinida (78).
27. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 26, caracterizado por compreender a etapas de montar a dita primeira unidade de retificação (16) e a dita segunda unidade de retificação (18) em uma PCB de alumínio revestida de metal (120) para dissipação de calor adequada.
28. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 27, caracterizado por compreender as etapas de montar o dito dispositivo retificador do regulador (10) em uma PCB de alumínio revestida com metal (120) com uma placa de controle (122) e um conector SMD (124).
29. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 28, caracterizado por compreender as etapas de retificar cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica pela dita segunda unidade de retificação (18) no modo de desvio e modo de retificação separados um do outro por um micro atraso existente entre mudanças do dito pulso positivo para o dito pulso negativo no terceiro sinal (92) na saída da dita unidade de detecção de fase (90) em relação a cada fase da dita tensão de corrente alternada trifásica e mudança do dito segundo sinal (104) de baixo para alto na saída da dita unidade de controle do modo de retificação (102).
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