ES2229106T3 - Circuito de conversion de voltaje. - Google Patents
Circuito de conversion de voltaje.Info
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Abstract
Un circuito de conversión de voltaje (2), que tiene: - un terminal de entrada (4), para conectar con una fuente variable de voltaje o corriente, y un terminal de salida (12) con un voltaje de alimentación, - estando un elemento inductivo (5) conectado, con un primer terminal, al terminal de entrada y, con un segundo terminal, a un elemento capacitivo (8) y al terminal de salida (12), estando el elemento capacitivo (8) conectado, con un terminal, a un voltaje de referencia (9), - estando, un primer conmutador (6), conectado con un primer terminal, al segundo terminal del elemento inductivo (5) y, con un segundo terminal, al voltaje de referencia (9) comprendiendo, el primer conmutador (6), un primer electrodo de puerta (31), para abrir y cerrar el primer conmutador cuando un voltaje de control de un primer nivel es aplicado al primer electrodo de puerta (31); - un primer oscilador (13), que comprende una entrada de potencia (14) conectada al terminal de salida (12), una salida de arranque(15) conectada al primer electrodo de puerta (31) del primer conmutador (6) para el suministro de una señal tipo impulso al primer electrodo de puerta (31), y una salida de oscilador (16), y - un segundo conmutador (7), conectado en paralelo con el primer conmutador (6) teniendo, el segundo conmutador, un segundo electrodo de puerta (32) conectado a la salida de oscilador (16), permaneciendo abierto el primer oscilador (6) cuando el voltaje de alimentación, en el terminal de salida (12), alcanza un nivel predeterminado, y el segundo conmutador (7) es manejado, mediante la salida de oscilador (16), a un segundo nivel de voltaje que es mayor que el primer nivel de voltaje.
Description
Circuito de conversión de voltaje.
La invención se refiere a un circuito de
conversión de voltaje, que puede ser conectado a una fuente variable
de voltaje, o de corriente, que genera una entrada de voltaje
pequeña y variable, el cual es de arranque automático y genera un
voltaje de alimentación incrementado.
La publicación
US-A-5 659 241 revela un circuito de
conversión de voltaje, que tiene:
- un terminal de entrada para la conexión a una
fuente de corriente de voltaje variable, y un terminal de salida con
un voltaje de alimentación.
- un elemento inductivo que está conectado, con
un primer terminal, al terminal de entrada y, con un segundo
terminal, a un elemento capacitivo y al terminal de salida, estando
el elemento capacitivo conectado, a un voltaje de referencia, con un
terminal;
- estando un primer conmutador conectado, con un
primer terminal, a un segundo terminal del elemento inductivo y, con
un segundo terminal, al voltaje de referencia, comprendiendo el
primer conmutador un primer electrodo de puerta, para la apertura y
cierre del primer conmutador, cuando se aplica un voltaje de control
de un primer nivel al primer electrodo de puerta;
- un primer oscilador, que comprende una potencia
de entrada conectada al terminal de salida, una salida de arranque
conectada al primer electrodo de puerta del primer conmutador, para
suministrar una señal tipo impulso al primer electrodo de puerta, y
una salida de oscilador, y
- un segundo conmutador, conectado en paralelo
con el primer conmutador, teniendo el segundo conmutador un segundo
electrodo de puerta conectado a la salida de oscilador,
permaneciendo el primer conmutador abierto, cuando el voltaje de
alimentación en el terminal de salida alcanza un nivel
predeterminado, y el segundo conmutador está activado, por la salida
de oscilador, a un segundo nivel de voltaje que es mayor que el
primer nivel de voltaje. Este circuito convertidor de voltaje
conocido, es un convertidor CC/CC, que convierte un voltaje de CC
inferior, en un voltaje de CC superior. El voltaje inferior está
indicado que sea de en torno a 1,5 V. El voltaje superior está
indicado que sea del orden de unos 3 V-5 V. El
primer conmutador, que puede ser un transistor bipolar, maneja el
convertidor CC/CC al principio, cuando el voltaje de salida no ha
alcanzado su nivel final alto. Cuando el voltaje de salida alcanza
un límite predeterminado, el convertidor es manejado por el segundo
conmutador, que puede ser un transistor MOS.
De las publicaciones
JP-A-3 074 169 y
EP-A-685 921, puede derivarse
diseños similares de circuito convertidor.
Concretamente, la invención se refiere a un
convertidor de arranque CC-CC, que puede ser
manejado, en concreto, a bajos voltajes generados por una célula
solar, y que puede ser empleado para convertir voltajes
relativamente pequeños, como son voltajes inferiores a 1 V, en
concreto por debajo de 0,5 V, a voltajes de CC entre
1-20 V, para cargar una batería o para manejar un
dispositivo eléctrico.
Es, por lo tanto, un objetivo de la presente
invención proporcionar un convertidor elevador de
CC-CC, operativo a bajos voltajes de entrada, que
sea de arranque automático y que emplee un número de componentes
relativamente pequeño.
Es un objetivo adicional de la presente
invención, proporcionar un convertidor elevador, en el que las
pérdidas de potencia sean minimizadas, y que sea de un diseño
compacto.
Es un objetivo más de la presente invención,
proporcionar un convertidor elevador de CC-CC, que
puede funcionar en el, o cerca del, punto de máxima potencia de una
célula solar.
A este propósito, el circuito convertidor de
voltaje acorde con la presente invención, comprende las
características que se define en la reivindicación 1.
El voltaje de entrada variable es suministrado en
el elemento inductivo, que se conecta periódicamente al voltaje de
referencia, abriendo el primer conmutador bajo el control del la
salida de arranque del oscilador. La potencia de entrada del
oscilador está conectada al terminal del voltaje de alimentación,
que en el arranque recibe un voltaje muy pequeño. El voltaje de
salida del arranque resultante es, correspondientemente, pequeño,
por ejemplo 0,2 V o menos. Cuando el primer conmutador es abierto y
cerrado de nuevo, se genera una corriente creciente en el elemento
inductivo, el cual carga al elemento capacitivo, de forma que el
voltaje se incrementa sucesivamente. El primer conmutador es
particularmente adecuado para ser manejado a bajo voltaje de control
de puerta, desde la salida de arranque del oscilador. Cuando se
incrementa el voltaje de alimentación, se incrementará la señal de
salida de arranque del oscilador, lo que tendrá por resultado un
mejor funcionamiento del primer conmutador, y mayor transferencia de
potencia desde el elemento inductivo al elemento capacitivo, de
forma que un efecto de autoamplificación, tiene por resultado
incrementar el voltaje de alimentación, y la señal de salida de
arranque del oscilador. Cuando el voltaje de alimentación alcanza un
valor predeterminado, el primer conmutador es desactivado (abierto),
y el segundo conmutador es activado, desde una segunda salida de
oscilador, a un voltaje de control de puerta que está por encima del
voltaje de control de puerta del primer conmutador. El
funcionamiento del segundo conmutador tiene por resultado un
incremento adicional del voltaje de alimentación. El primer
conmutador puede, por ejemplo, estar formado por un transistor pnp
bipolar con un voltaje de control de puerta de 0,6 V sobre el
voltaje de referencia, un voltaje colector-emisor
Vce de 600 mV a una corriente de colector Ic de 100 mA. El segundo
conmutador puede estar formado por un MOSFET de nivel lógico de baja
potencia, con un voltaje de control de puerta Vgs (gate treshold
voltage, voltaje umbral de puerta) generalmente en el rango de
1-2 V, a un voltaje generador Vds de 2 V y una
corriente Ids de 0,3-1,2 A.
Mediante el uso de dos conmutadores acordes con
la presente invención, cada uno funcionando a un nivel de voltaje de
control de puerta diferente, se consigue un convertidor elevador de
arranque automático.
Hay un diodo de bloqueo conectado entre el
segundo terminal del elemento inductivo, en el electrodo de puerta
del primer conmutador. Cuando se presenta un voltaje de alimentación
variable de unos 0,4 V en el terminal de entrada, y el voltaje de
alimentación es de unos 0,4 V, se mantiene un voltaje de
polarización de 0,4 V en el terminal de control del primer
conmutador, mediante el bloqueo positivo que genera el diodo. Así,
en el caso de que el primer conmutador esté formado por un
transistor bipolar pnp, solo es necesario un voltaje control de
variación de 0,2 V en la puerta, para llevar al transistor a
conducción. El voltaje de variación de 0,2 V se obtiene del
oscilador, cuando se alimenta en su entrada con un nivel de voltaje
de alimentación de 0,4 V.
En una realización adicional, las salidas del
oscilador están conectadas a las puertas, por vía de respectivos
elementos capacitivos. Mediante el acoplamiento del elemento
capacitivo, el pequeño voltaje de control CC, desde la salida de
arranque del oscilador, se añade al nivel CC de 0,4 V del diodo de
bloqueo.
Una unidad de conversión de voltaje puede
constituirse añadiendo una segunda etapa de conversión al circuito
de conversión de voltaje teniendo, la segunda etapa de conversión,
un elemento inductivo, con un primer terminal conectable a la fuente
de voltaje variable, y conectado, con un segundo terminal, a un
primer terminal de un elemento eléctrico, tal como un acumulador
estando, el acumulador, conectado con un segundo terminal al voltaje
de referencia, estando un tercer conmutador conectado entre el
segundo terminal del elemento inductivo y el voltaje de referencia,
y estando conectado con un electrodo de puerta, a una salida de
oscilador de un segundo oscilador, estando conectado el voltaje de
alimentación del terminal de salida del circuito de conversión de
voltaje, al segundo terminal del elemento inductivo, y a una entrada
de potencia del segundo oscilador. El tercer conmutador puede estar
formado por un MOSFET de potencia, que tiene múltiples drenajes y
múltiples fuentes, para la conversión adicional del voltaje CC
procedente del circuito de conversión, a niveles de entre
3-15 V.
El circuito de conversión de voltaje acorde con
la presente invención, puede aplicarse en combinación con una célula
solar como fuente de potencia, una célula de combustible, u otras
fuentes de variación de potencia, o de corriente, que tengan en su
salida corrientes y voltajes relativamente pequeños. La unidad de
conversión de voltaje acorde con la presente invención, puede ser
parte de una unidad de riego para ganado, de iluminación de
carreteras rurales, o de una valla electrificada en el campo, cuando
se usa una célula solar como fuente de tensión. Otras aplicaciones,
en combinación con una célula solar, son carteles publicitarios
digitales, iluminación de carteles publicitarios, iluminación de
calles, o puntos de información.
Además, el dispositivo de la presente invención
puede ser empleado para alimentar dispositivos de control de
velocidad, en las carreteras, reflectores del arcén o señalizaciones
de la carretera (ojos de gato), puntos de emergencia, etc.
Alternativamente, el circuito de conversión de
voltaje puede aplicarse en aplicaciones marinas como un generador en
embarcaciones, para iluminación de la embarcación, como dispositivo
de navegación o para un sistema GPS.
Teléfonos móviles, ordenadores portátiles,
organizadores, y otras aplicaciones que solo necesiten un voltaje de
entrada muy pequeño, pueden ser alimentadas por el circuito de
conversión de voltaje.
Además, cámaras digitales, cargadores de batería,
iluminación para bicicletas, triángulos de señalización, alertas de
avalancha, linternas de bolsillo, televisores, microondas y otras
aplicaciones domésticas, iluminación de jardines, atomizadores de
jardín, y dispositivos reguladores de luz para ventanas, tal como
persianas de ventana, toldos, etc., pueden ser alimentados por el
circuito de conversión de voltaje de la presente invención.
La invención es más beneficiosa para aplicaciones
de pequeñas dimensiones, al permitir una reducción sustancial en la
superficie de las células solares.
Algunas realizaciones, de una unidad de
conversión de voltaje, acordes con la presente invención, son
explicadas en detalle con referencia a los dibujos anexos. En los
dibujos:
la figura 1 muestra esquemáticamente un conjunto
de un circuito de conversión de voltaje, acorde con la presente
invención, en combinación con un convertidor de voltaje elevador
CC-CC conectado a un dispositivo eléctrico;
la figura 2 muestra, en detalle, los componentes
del circuito convertidor de voltaje y convertidor
CC-CC de la figura 1,
la figura 3 muestra una realización alternativa,
de un circuito de conversión de voltaje acorde con la presente
invención, donde el segundo conmutador está controlado por un
microprocesador;
la figura 4 muestra un diagrama esquemático, de
los voltajes de entrada y salida de los inversores U_{1C} y
U_{1E};
la figura 5 muestra un voltaje de entrada del
inversor U_{1C} durante el arranque; y
la figura 6 muestra un voltaje de salida del
inversor U_{1C} durante el arranque.
La figura 1 muestra una unidad de conversión de
voltaje 1, que tiene un circuito de conversión de voltaje, o etapa
de conversión de bajo voltaje 2, conectada a una segunda etapa de
conversión 3. La etapa de conversión de bajo voltaje 2, comprende un
terminal de entrada 4, un elemento inductivo 5, conmutadores primero
y segundo 6, 7, y un elemento capacitivo, como es un condensador 8.
Los conmutadores 6 y 7 están conectados, con un primer terminal, al
elemento inductivo 5 y, con un segundo terminal, a la línea del
voltaje de referencia 9. El segundo terminal del elemento capacitivo
8, está conectado a la salida de un diodo 11, y al terminal de
voltaje de alimentación 12. El terminal de voltaje de alimentación
12 está conectado a una entrada de potencia 14 de un primer
oscilador 13. Una salida de arranque 15 del oscilador 13, está
conectada al electrodo de puerta 31 del conmutador 6, mientras que
la salida del oscilador 16 está conectada al electrodo de puerta 32
del conmutador 7. El terminal de voltaje de alimentación 12, de la
etapa de conversión de bajo voltaje 2, está conectado al segundo
terminal del elemento inductivo 28, y a una entrada de potencia 22
del oscilador 17, de la segunda etapa de conversión 3. La salida del
oscilador 18 conecta con el electrodo de puerta 33 del conmutador
19. Un diodo 20 y un elemento capacitivo, tal como un condensador
21, están conectados entre el elemento inductivo 15 y la línea de
voltaje de referencia 23. El dispositivo eléctrico 24 está conectado
a través de terminales de salida 25, 26 de la segunda etapa de
conversión 3.
Cuando en el arranque un abastecimiento de
voltaje de baja variación, tal como una célula solar, se conecta a
terminales de entrada 4 y 27, de la unidad de conversión de voltaje
1, y los conmutadores 6, 7 están cerrados, se carga el elemento
capacitivo 8, creando un pequeño voltaje en el terminal de salida
12, y en la entrada de potencia del oscilador 14. La entrada de
pequeña potencia en el primer oscilador 13, produce una señal con
forma de pulso en la salida de arranque 15, a un nivel de voltaje de
control de puerta bajo V_{C1}, que puede ser de unas pocas décimas
de voltio, abriendo y cerrando periódicamente el conmutador 6, a la
frecuencia de, por ejemplo, 100 kHz. Esto provoca una corriente
periódica a través del conmutador 6, que tiene por resultado una
corriente creciente a través del elemento inductivo 5, cargando el
condensador 8 que está rectificado por el diodo 11, y teniendo como
resultado un voltaje creciente en el terminal de voltaje de
alimentación 12 y, por consiguiente, en la entrada de potencia 14
del primer oscilador 13. Este efecto continúa, hasta que el nivel de
voltaje en el terminal de alimentación 12 alcanza un nivel
predeterminado, después de lo cual el conmutador controlado por alto
voltaje 6 es desactivado (abierto), y el conmutador controlado por
alto voltaje 7 es manejado desde la salida de oscilador 16. El
segundo conmutador 7 es manejado a un nivel de voltaje de control
V_{C2}, hasta que el voltaje en el terminal de voltaje de
alimentación 12 es, por ejemplo, de unos pocos voltios. El voltaje
de alimentación se introduce en la segunda etapa convertidora de
voltaje 3, en el segundo terminal de elemento inductivo 28, y en la
entrada de potencia 22 del segundo oscilador 17. En la entrada del
oscilador 18, se genera una señal de control pulsada, que maneja el
electrodo de puerta 33 del conmutador 19. Conmutando entre activar y
desactivar el conmutador 19, la energía almacenada en el elemento
inductivo 28 se transfiere al condensador 21, hasta que se alcanza
un nivel de tensión predeterminado. A este nivel predeterminado, tal
como niveles de voltaje entre 1,5-12 V, se abre el
conmutador 19, de forma que se almacena energía eléctrica en el
elemento inductivo 28, para ser liberada de nuevo tras el cierre del
conmutador 19.
Como la unidad de conversión de voltaje elevadora
1, genera su propio voltaje de alimentación desde una situación de
reposo, el convertidor elevador es un dispositivo de arranque
automático.
La figura 2 muestra en detalle los componentes de
la etapa de conversión de voltaje 2, y la segunda etapa de
conversión de voltaje 3, de acuerdo con la presente invención. Son
de aplicación los siguientes símbolos:
- T_{1}:
- MOSFET de nivel lógico, de baja potencia;
- T_{2}:
- MOSFET de conmutación; MOSFET de potencia;
- L_{1}:
- bovina de conmutación con alta inductancia;
- L_{4}:
- bovina de conmutación;
- D_{1}, D_{2}:
- diodos de rectificación;
- C_{9}, C_{21}, C_{1}:
- condensadores de suavizado eléctricamente controlables (condensador electrolítico);
- U_{1A} -U_{1F}; U_{1C}:
- puertas inversoras de bajo voltaje, fabricadas por Philips Electronics, del tipo número 74LV14;
- T_{4}:
- transistor bipolar de conmutación;
- D_{2}, D_{4}:
- diodos de Schottky;
- C_{3}:
- condensador relativamente pequeño.
La etapa del segundo convertidor 3 funciona de
acuerdo con los principios de convertidores de voltaje
CC-CC conocidos, según los cuales el pequeño voltaje
fluctuante V-solar, a la entrada de la bovina 28, es
almacenado en la bovina cuando se abre el MOSFET de conmutación 19.
Tras el cierre del MOSFET de conmutación 19, se libera la energía
desde la bovina 28 y se suministra, por vía del diodo rectificador
20, a condensadores de suavizado 21, lo que tiene como resultado un
voltaje incrementado a través de los terminales de salida 25, 26.
Para que sea de arranque automático, se proporciona el circuito
convertidor de voltaje o circuito elevador 2, en el que el oscilador
13 está construido de componentes activos del tipo de puertos
inversores de bajo voltaje Philips U_{1C} y U_{1E}. Los puertos
inversores pueden generar voltajes en su salida a un voltaje de
entrada de V_{CC} de menos de 0,4 V en el arranque.
A voltajes de alimentación bajos V_{CC}, el
transistor T_{3} está desconectado y se suministra un voltaje muy
lentamente alterno, por vía de la salida de arranque 15 del
oscilador 13, a un condensador de acoplamiento C_{2}, y desde
este a la base 31 del transistor T_{4}. El diodo de Schottky
D_{4} se usa como un bloqueo positivo, de forma que aparece un
pequeño voltaje alternativo en la base 31, con un desplazamiento de
0,4 V. El voltaje de la célula solar es de unos 0,4 V. El transistor
T_{4} estará en conducción con un voltaje de puerta de unos 0,6 V,
de forma que el voltaje de puerta necesita ser solo de 0,2 V para
poner al transistor T_{4} en conducción. Se ha visto que la
puerta inversora oscilatoria U_{1C} del oscilador 13, puede
suministrar la suficiente energía como para poner al transistor
T_{4} en conducción. Esto provoca una corriente periódica en el
colector c del transistor T_{4}. Puesto que el transistor
T_{4} está acoplado con una bovina de conmutación con una
inductancia relativamente alta L_{1}, y un condensador C_{3}
relativamente pequeño, la corriente periódica en el colector
c tiene por resultado un voltaje C_{A} a través de la
bovina 5. Este voltaje C_{A} es rectificado, a través del diodo de
Schottky D_{2}, y se obtiene en el terminal de voltaje de
alimentación 12, y se realimenta en las puertas inversoras de bajo
voltaje U_{C1}-U_{1F}. Cada vez que V_{CC}
crece, se eleva el nivel de voltaje en la salida de arranque 15 del
oscilador 13, lo que tiene por resultado un mejor control del
transistor de conmutación T_{4}. El cierre adecuado del transistor
T_{4} tiene como resultado que se almacena más potencia en la
bovina 5, incrementado el voltaje del terminal de alimentación
V_{CC}, etc. En la salida 30 del oscilador U_{1C}, se
proporciona un condensador de acoplamiento C_{4}, que maneja una
puerta inversora de bajo voltaje U_{1E}. La salida del oscilador
U_{1E} está conectada a la puerta de control 32 de un nivel lógico
de baja potencia, del MOSFET T_{1}. El condensador de acoplamiento
C_{4} asegura que el MOSFET de T_{1} conmuta el comienzo o
arranque, en fase con el transistor T_{4}.
Cuando el voltaje de alimentación V_{CC} se
eleva sobre el nivel umbral del MOSFET de nivel lógico T_{1}, el
transistor T_{3} se pone en conducción, llevando a la entrada del
oscilador U_{1C} a tierra, de forma que el primer transistor
T_{4} es desconectado, y el MOSFET de nivel lógico T_{1} toma el
control. Ahora V_{CC} puede crecer hasta, por ejemplo, 3 V, a los
que la conversión final de potencia, hasta voltajes que varían entre
1,5-12.0 V, es llevada a cabo por el MOSFET de
potencia T_{2}, de la segunda etapa de conversión 3. Cuando
V_{CC} alcanza si nivel final deseado, el nivel de alimentación
variable V-solar, pondrá al transistor T_{5} en
conducción, llevando a la entrada del oscilador U_{1F} a tierra, y
desactivando el conmutador T_{2}.
La figura 3 muestra otra realización de un
convertidor solar de bajo voltaje, que incluye un convertidor
CC-CC elevador (a veces también denominado
interruptor de incremento de voltaje). Los componentes principales
del convertidor elevador son: inductor/inductancia L_{4};
conmutador semiconductor T_{4}, y MOSFET de
canal-N suplementario T_{2}; diodo D_{1}
(Schottky ZHCS 750) y condensador/capacitancia en la forma de un
elco de alta capacitancia C_{23}, compensado para baja resistencia
mediante condensadores adicionales C_{19} y C_{20}. El
conmutador semiconductor T_{4}, maneja el convertidor elevador, en
los momentos en que el voltaje es demasiado bajo para hacer
funcionar al conmutador MOSFET T_{2}. El conmutador T_{4} es
manejado por un circuito oscilador, tal como se indica en la figura
3 mediante una caja con línea discontinua. La salida del oscilador
conecta con el conector del oscilador de arranque, del convertidor
elevador, en el que diodo Schottky D_{3} (ZHCS 750) añade la
tensión de salida del panel solar 425a, al voltaje pulsado generado
por el oscilador. El voltaje resultante se proporciona a la base de
T_{4}. Tan pronto como el voltaje proporcionado al convertidor
elevador, es lo suficientemente elevado como para que funcione el
conmutador MOSFET T_{2}, la salida del oscilador es llevada a
tierra, a través del semiconductor T_{3} del circuito oscilador.
Después el MOSFET T_{2} es controlado desde la salida de la
"puerta-N" del microprocesador central 471, y
un MOSFET adicional de canal-P T_{1}, es
controlado desde la salida de "puerta-P" del
procesador 471, para tomar el control desde el diodo Schottky
D_{1}. Las puertas P y N del procesador 471 son manejadas por
soporte lógico. De este modo, se ha obtenido un convertidor elevador
particularmente ventajoso. El uso alternativo de conmutadores de
conductor T_{4} y T_{2}, sirve para un registro de convertidor
elevador combinado, que tiene características óptimas para los
rangos tanto de bajo voltaje como de alto voltaje. La provisión del
diodo Schottky D_{3} permite ofrecer una tensión tan alta como es
posible, a la base del conmutador semiconductor de bajo voltaje
T_{4}. El conmutador MOSFET adicional T_{1}, que está
posicionado en paralelo al diodo D_{1}, permite eliminar las
pérdidas, que normalmente se produce en diodos tales como
D_{1}.
La figura 4 muestra los voltajes de salida y
entrada V_{1}, V_{0} de puertos de inversión U_{1C} y
U_{1E}, que son puertos inversores de inversión de disparador de
Schmitt. En general, a un voltaje de alimentación V_{CC} de 1 V,
el umbral de funcionamiento negativo V_{T1} será de unos 0,5 V,
siendo el umbral de funcionamiento positivo V_{T2} varias decenas
de voltios mayor. El voltaje de salida V_{0} estará limitado a un
máximo de voltaje de alimentación V_{CC}. Los inventores han
encontrado que, a voltajes de alimentación V_{CC} por debajo de
las especificaciones del fabricante, hay una región del puerto
inversor, por debajo de V_{T1}, en la que a voltaje de
alimentación V_{CC} bajo sigue existiendo una histéresis en la
señal de salida, de forma que puede obtenerse un oscilador por
realimentación de la señal de salida a la entrada, por vía de la
resistencia R_{2}. En un voltaje de alimentación V_{CC} de 0,4
V, se proporciona la entrada en la puerta de inversión U_{1C}, en
la figura 5, a un nivel de unos 300 mV, a una frecuencia de unos 4
kHz.
En la figura 6 se proporciona la salida en la
puerta de inversión U_{1C}, a un nivel de 400 mV con una
frecuencia de unos 20 kHz. Sorprendentemente, a bajos voltajes de
alimentación V_{CC}, y a bajos niveles de entrada, por debajo del
umbral de funcionamiento negativo V_{T1} acorde a las
especificaciones, sigue siendo posible obtener un oscilador
empleando la puerta inversora U_{1C}, de forma que puede obtenerse
el arranque del convertidor elevador, mediante el uso del mencionado
componente.
Claims (6)
- Un circuito de conversión de voltaje (2), que tiene:- un terminal de entrada (4), para conectar con una fuente variable de voltaje o corriente, y un terminal de salida (12) con un voltaje de alimentación,- estando un elemento inductivo (5) conectado, con un primer terminal, al terminal de entrada y, con un segundo terminal, a un elemento capacitivo (8) y al terminal de salida (12), estando el elemento capacitivo (8) conectado, con un terminal, a un voltaje de referencia (9),- estando, un primer conmutador (6), conectado con un primer terminal, al segundo terminal del elemento inductivo (5) y, con un segundo terminal, al voltaje de referencia (9) comprendiendo, el primer conmutador (6), un primer electrodo de puerta (31), para abrir y cerrar el primer conmutador cuando un voltaje de control de un primer nivel es aplicado al primer electrodo de puerta (31);- un primer oscilador (13), que comprende una entrada de potencia (14) conectada al terminal de salida (12), una salida de arranque (15) conectada al primer electrodo de puerta (31) del primer conmutador (6) para el suministro de una señal tipo impulso al primer electrodo de puerta (31), y una salida de oscilador (16), y- un segundo conmutador (7), conectado en paralelo con el primer conmutador (6) teniendo, el segundo conmutador, un segundo electrodo de puerta (32) conectado a la salida de oscilador (16), permaneciendo abierto el primer oscilador (6) cuando el voltaje de alimentación, en el terminal de salida (12), alcanza un nivel predeterminado, y el segundo conmutador (7) es manejado, mediante la salida de oscilador (16), a un segundo nivel de voltaje que es mayor que el primer nivel de voltaje,caracterizado porqueel primer oscilador (13) comprende puertos inversores de bajo voltaje, capaces de generar voltajes de salida para la mencionada salida de arranque (15), cuando la mencionada entrada de potencia (14) recibe un voltaje de entrada de menos de 0,4 V, y porque un diodo de bloqueo (D_{4}) está conectado entre el segundo terminal del elemento inductivo (5) y la primera puerta de electrodo (31).
- 2. Un circuito de conversión de voltaje (2), acorde con la reivindicación 1, donde el primer conmutador (6) comprende un transistor bipolar (T_{4}), y el segundo conmutador (7) comprende un Transistor de Efecto Campo (T_{1}).
- 3. Un circuito de conversión de voltaje (2), acorde con la reivindicación 1, o con la reivindicación 2, donde la salida (15) del oscilador (13) está conectada al primer electrodo de puerta (31), por vía de un respectivo elemento capacitivo (C_{2}).
- 4. Una unidad de conversión de voltaje (1), que comprende un circuito de conversión de voltaje (2) acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde se proporciona una segunda etapa de conversión (3), que tiene un elemento inductivo (28) conectable con un primer terminal a la fuerte de voltaje variable, y conectable con un segundo terminal a un primer terminal (25), de un elemento eléctrico (24) tal como un acumulador estando, el elemento eléctrico (24), conectado, con un segundo terminal (26), al voltaje de referencia (23), estando un tercer conmutador (19) conectado, entre el segundo terminal del elemento inductivo (28) y el voltaje de referencia (23), y estando conectado con un electrodo de puerta (33) a una salida de oscilador (18) de un segundo oscilador (17), estando conectado el terminal de salida (12) del circuito de conversión de voltaje (2), al segundo terminal del elemento inductivo (28) de la segunda etapa de conversión (3), y a una entrada de potencia (22) del segundo oscilador (17).
- 5. Una unidad de conversión de voltaje (1), acorde a la reivindicación 4 comprendiendo, el tercer conmutador (19), un MOSFET con múltiples drenajes y múltiples fuentes.
- 6. Una unidad de conversión de voltaje (1), acorde con la reivindicación 4, o con la reivindicación 5, donde el segundo elemento inductivo (28) está conectado, con su segundo terminal, al elemento eléctrico (24), por vía de un diodo (20), estando el primer terminal del elemento eléctrico (24) conectado, por vía de un elemento capacitivo (21), al voltaje de referencia (23).
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