ES2297629T3 - Dispositivo de alimentacion de tension para un aparato de bus y el correspondiente procedimiento de operacion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de alimentación de tensión para un aparato de bus (BG1 a BGn) con - una primera borna de entrada (E1) y una segunda borna de entrada (E2), - una primera borna de salida (A1), que está conectada con la primera borna de entrada (E1) y una segunda borna de salida (A2) que está conectada con la segunda borna de entrada (E2) y - un circuito de derivación (AS), que está conectado entre la primera y la segunda borna de entrada (E1, E2), para derivar una corriente de derivación (I ABZW) de la primera a la segunda borna de entrada, caracterizado porque - el circuito de derivación (AS) está dotado de un equipo detector de corriente (SD) para detectar la magnitud de la corriente de derivación (I ABZW) y - a la primera o segunda borna de entrada (E1, E2), está acoplado un equipo de limitación de corriente (I1, SB) con el que en función de la magnitud detectada de la corriente de derivación (IABZW) puede limitarse la corriente en la primera o segunda borna de entrada (I BUS).
Description
Dispositivo de alimentación de tensión para un
aparato de bus y el correspondiente procedimiento de operación.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de alimentación de tensión para un aparato de bus con
una primera borna de entrada y una segunda borna de entrada, una
primera borna de salida, que está unida con la primera borna de
entrada, y una segunda borna de salida, que está unida con la
segunda borna de entrada, así como un circuito de derivación,
conectado entre la primera y la segunda borna de entrada, para
derivar una corriente de derivación de la primera a la segunda
borna de entrada. Además, se refiere la presente invención a un
procedimiento para operar un dispositivo de alimentación de tensión
para un aparato de bus mediante derivación de una corriente que
llega al dispositivo de alimentación de tensión.
La estructura típica de un sistema de bus se
representa en la figura 1. Un conjunto de aparatos de bus
BG1,
BG2, ..., BGn está distribuido de forma arbitraria en un bus B. El bus B está compuesto en el presente ejemplo por dos líneas de bus Abus y Bbus. Cada uno de los aparatos de bus BG1 a BGn está conectado a ambas líneas de bus Abus y Bbus.
BG2, ..., BGn está distribuido de forma arbitraria en un bus B. El bus B está compuesto en el presente ejemplo por dos líneas de bus Abus y Bbus. Cada uno de los aparatos de bus BG1 a BGn está conectado a ambas líneas de bus Abus y Bbus.
A través del bus se realiza tanto la
alimentación de tensión de los aparatos de bus BG1 a BGn como
también la transmisión de datos. Para la alimentación de tensión
está conectado al bus un sistema de alimentación del bus BV. La
alimentación del bus BV incluye un módulo de alimentación de tensión
continua DCV, que transforma la tensión de red usual de 230 V, 50
Hz en una tensión continua en la gama de 21 V a 30 V. La salida del
módulo de alimentación de corriente continua DVC lleva posconectada
una unidad de desacoplamiento E, que sirve entre otros fines para
la limitación de la pendiente del aumento de corriente. La salida de
la unidad de desacoplamiento E está conectada a las líneas de bus
Abus y Bbus.
En la figura 2 se representa en detalle un
aparato de bus BG1. El mismo está compuesto por una aplicación A,
que está conectada a través de una interfaz de usuario AST con un
acoplador de bus BK. El bus B está simbolizado aquí simplemente
mediante una línea. El bus B puede ser por ejemplo un bus EIB. En
una interfaz de usuario estándar EIB AST del acoplador de bus BK se
ponen a disposición típicamente 5 V/10 mA (como máximo 25 mA) y 20
V/5 mA. Estas tensiones son aportadas por lo general por un circuito
integrado desde el EIB.
Puesto que a través de la línea de bus se
realiza tanto la alimentación de tensión de los aparatos de bus
como también la transmisión de datos, es necesario un
desacoplamiento entre la alimentación de tensión y la transmisión
de datos para cada usuario del bus. Bajo desacoplamiento hay que
entender al respecto que la alimentación de tensión de los usuarios
del bus no perjudique la transmisión de datos. Podría existir un
perjuicio por ejemplo cuando la transmisión de datos se vea
atenuada por la alimentación de tensión en los usuarios del bus y
debido a ello descienda el alcance de la transmisión.
Un método usual para el desacoplamiento es la
utilización de un repetidor de entrada, tal como el que se utiliza
también en los aparatos de bus de generaciones anteriores. El
repetidor de entrada implica desde luego el inconveniente de que es
relativamente grande y costoso. Además, la cantidad máxima de
usuarios del bus queda limitada debido a la carga inductiva.
No obstante, a menudo tampoco está diseñada la
tensión de alimentación para los datos de potencia exigidos. Por
ejemplo, si para una interfaz de usuario se necesita una
alimentación de potencia de 20 V/25 mA, esta potencia no puede ser
puesta disposición con los sistemas de acoplamiento de bus o bien
circuitos integrados usuales.
En este contexto se conoce por el documento EP
0836286 A1 una fuente de tensión de servicio con una potencia
aumentada. Una fuente de tensión de servicio así se reproduce en la
figura 3. La misma consiste esencialmente en un circuito de cuatro
puertas con dos bornas de entrada E1 y E2 y dos bornas de salida A1
y A2. La borna de entrada E1 está conectada a través de una fuente
de intensidad I_{1} controlable y un circuito de derivación AS
con la borna de salida A1. Por el contrario ambas bornas E2 y A2
están conectadas directamente entre sí. Además, están conectadas
las mismas a través de una línea de derivación AZL con el circuito
de derivación AS. La fuente de intensidad controlable I_{1} se
controla mediante de un comparador V que compara la tensión de
salida VAST del dispositivo de alimentación de tensión en la borna
de salida A1 con una tensión de referencia V_{cc}.
El documento de patente DE 10147924 A1 da a
conocer un equipo de alimentación de tensión con un circuito de
derivación entre dos bornas de entrada, así como con una etapa
temporizadora.
A las bornas de entrada E1 y E2 llega así la
tensión del bus UBus y la corriente del bus IBus se introduce en la
borna de entrada E1. Después de la fuente de intensidad I_{1}
resulta una corriente Iast, que continúa a través de la borna de
salida A1, hasta la interfaz de usuario, siempre que el circuito de
derivación AS no lleve la corriente a la línea de derivación
AZL.
El desacoplamiento sin repetidores se logra
mediante una limitación del aumento de la intensidad di/dt, así
como del circuito de derivación AS, que toma la corriente del bus
IBus tan pronto como la tensión de salida VAST sea inferior a la
tensión del bus UBus. Con ello se reproduce prácticamente en parte
el comportamiento de una inductividad.
También cuando ha de ponerse a disposición una
potencia aumentada, ha de garantizarse el correspondiente
desacoplamiento respecto a la transmisión de datos.
El objetivo de la presente invención consiste
así en poner a disposición un sistema de acoplamiento de bus con
potencia aumentada y desacoplamiento mejorado entre la alimentación
de tensión y la transmisión de datos.
En el marco de la invención se logra este
objetivo mediante un dispositivo de alimentación de tensión para un
aparato de bus con una primera borna de entrada y una segunda borna
de entrada, una primera borna de salida, que está conectada con la
primera borna de entrada, y una segunda borna de salida, que está
conectada con la segunda borna de entrada, así como un circuito de
derivación que está conectado entre la primera y la segunda borna
de entrada, para derivar una corriente de derivación desde la
primera hasta la segunda borna de entrada, estando dotado el
circuito de derivación de un equipo detector de corriente para
detectar la magnitud de la corriente de derivación y estando
conectado un equipo de limitación de corriente a la primera o
segunda borna de entrada, con el que en función de la magnitud
detectada de la corriente de derivación puede limitarse la
corriente en la primera o la segunda borna de entrada.
Por lo demás, se prevé en el marco de invención
un procedimiento para operar un dispositivo de alimentación de
tensión para un aparato de bus mediante la derivación de una
corriente que llega al dispositivo de alimentación de tensión, la
medición de la magnitud de la corriente derivada y la reducción de
la corriente que llega al equipo de alimentación de tensión en
función de la magnitud medida de la corriente derivada.
De manera ventajosa puede lograrse así que
independientemente de los impulsos de datos la corriente que llega
al aparato de bus se mantenga constante.
Ventajosamente incluye el equipo detector de la
corriente del dispositivo de alimentación de tensión correspondiente
a la invención una etapa temporizadora, mediante la que puede
interrumpirse la detección de la corriente durante un impulso de
datos predeterminado de una señal de emisión. Con ello puede
realizarse un claro desacoplamiento respecto a las señales de datos
mientras se encuentre el impulso de datos en el bus.
El equipo detector de corriente incluye,
favorablemente, un detector de impulsos para la puesta a cero,
activación y/o desactivación de la etapa temporizadora. Con el
detector de impulsos puede determinarse así el comienzo y el final
de un impulso de datos o bien impulso activo.
La etapa temporizadora puede estar compuesta por
un pasobajo. Con ello puede realizarse de manera sencilla la etapa
temporizadora de forma válida.
Además, puede incluir el detector de impulsos
una etapa diferenciadora. Con ella puede detectarse de manera
fiable a partir de un impulso de datos su comienzo y su final.
Según una forma constructiva especialmente
preferente, puede evitarse con el equipo de limitación de corriente
que se sobrepase una pendiente de la corriente predeterminada. Con
ello, los escalones de carga en la borna de salida no dan lugar a
impulsos erróneos en el bus.
En especial es ventajoso que la corriente que
llega al dispositivo de alimentación de tensión se reduzca hasta
que la tensión de salida del dispositivo de alimentación de tensión
sea inferior a su tensión de salida. Con ello puede lograrse que la
tensión de entrada no permanezca de forma duradera claramente por
debajo de la tensión de entrada.
La presente invención se describe más en detalle
en base a los dibujos adjuntos, en los que se muestra en:
Figura 1 un esquema básico de un bus de
instalación, con varios aparatos de bus según el estado de la
técnica;
figura 2 la estructura de un aparato de bus
según el estado de la técnica y,
figura 3 una fuente de tensión de servicio de un
acoplador de bus según el estado de la técnica;
Figura 4 un esquema básico de un acoplador de
bus correspondiente a la invención;
Figura 5 un dispositivo de alimentación de
tensión correspondiente a la invención; y
Figura 6 la evolución de un impulso de emisión
transmitido a través del bus.
El ejemplo de ejecución que se describe más en
detalle a continuación es una forma constructiva preferente de la
presente invención.
Debe ponerse a disposición a través de un
acoplador de bus BK para una interfaz de usuario AST una
alimentación de potencia con 20 V/25 mA, tal como se representa
esquemáticamente en la figura 4. Al respecto, debe acoplarse la
tensión de alimentación SV a través de un sistema de desacoplamiento
adecuado EE al bus, por ejemplo un bus EIB.
Según un concepto correspondiente a la
invención, se evita que resulte un estado estable por debajo de la
zona de tensión admisible de la tensión del bus U_{BUS}. La
tensión del bus U_{BUS} se encuentra usualmente en la gama de 21
a 31 V. El ejemplo reproducido en la figura 5 de un circuito de
alimentación de tensión correspondiente a la invención se basa en
el circuito representado en la figura 3. En cuanto a los elementos y
magnitudes utilizados en ambos circuitos, remitimos por lo tanto a
la descripción de la figura 3.
En el marco de la invención está conectado en la
línea de derivación AZL un detector de corriente SD con etapa
temporizadora. El mismo mide la corriente I_{ABZW} conducida desde
el circuito de derivación AS hasta la línea de derivación AZL. Con
el correspondiente valor de medida controla el detector de corriente
SD una unidad de limitación de corriente SB, que a su vez controla
y regula la fuente de intensidad controlable I_{1}. Como magnitud
de entrada adicional, recibe la unidad de limitación de corriente SB
el resultado de la comparación del comparador V, que compara la
tensión de salida V_{AST} con la tensión de referencia prescrita
V_{cc}. A la borna de entrada E1 está conectado además un
detector de impulsos ID para detectar un impulso de datos o activo.
La señal de detección se lleva al detector de corriente SD y allí se
utiliza para el control de la etapa temporizadora.
Tan pronto como la corriente de derivación
I_{ABZW} sobrepasa un determinado valor, se reduce tras un tiempo
determinado la corriente I_{BUS} hasta que la corriente de
derivación I_{ABZW} igualmente ha descendido de nuevo a un valor
ajustado. De esta manera realiza la tensión de salida V_{AST} un
seguimiento de la tensión de bus U_{BUS}. La etapa temporizadora,
por ejemplo un pasobajo, es necesaria para que cuando llega un
impulso activo no se reduzca la corriente I_{BUS}.
En la figura 6 se representa a modo de ejemplo
un impulso de datos o activo. Este impulso simboliza aquí un 0
lógico. El impulso comienza en el instante t_{1} con un descenso
de la tensión de bus U_{BUS} en el valor U_{A}. Por ejemplo,
la tensión del bus U_{BUS} es de 24 V y la reducción de tensión
U_{A} del impulso activo es de 9 V, con lo que tras el instante
t_{1} resulta una tensión de bus de unos 15 V. Al final del
impulso activo en el instante t_{2} aumenta la tensión de bus
U_{BUS} bruscamente y desciende a continuación hasta un instante
t_{3} de forma aproximadamente exponencial. Típicamente la
duración del impulso t_{2}-t_{1} es de unos 35
\mus y la duración total t_{3}-t_{1}, hasta
que el impulso se ha estabilizado tras el descenso, es de unos 104
\mus.
La etapa temporizadora en el detector de
corriente SD puentea los impulsos activos de una señal de emisión.
Debe por lo tanto cuidarse de que la etapa temporizadora no se
active en el instante t_{1} (ver figura 6) y no se ponga a cero
en el instante t_{2}. Para la puesta a cero de la etapa
temporizadora se utiliza el detector de impulsos ID. Aquí puede
tratarse por ejemplo de una etapa diferenciadora. El detector de
impulsos ID debe aportar al menos la información de que se ha
transmitido un impulso activo. En una ejecución más sencilla, puede
lograrse la puesta a cero de la etapa temporizadora eligiendo para
cargar y descargar un filtro pasobajo distintas constantes de
tiempo. Por ejemplo, en la descarga se puentea una resistencia de
carga mediante un diodo, con lo que se reduce la constante de
tiempo. La desactivación puede lograrse igualmente mediante un
detector de impulsos o, caso de que exista, mediante la señal de
recepción.
La limitación de corriente, dado el caso
juntamente con un condensador, asegura que no se sobrepasará una
determinada pendiente de corriente según las exigencias del
"Physical Layer Test" (prueba de la capa física) del estándar
"KONNEX" relativas a la corriente I_{BUS}.
En el marco de la invención se evita así,
mediante la utilización de un circuito detector de corriente para
la intensidad de derivación I_{ABZW}, que reduce el consumo de
corriente del bus hasta que la tensión de salida V_{AST} es de
nuevo inferior a la tensión del bus U_{BUS}, un estado inadmisible
en cuanto a la tensión de salida V_{AST}.
Para reducir la potencia de pérdidas en caso de
sobrecarga entre las bornas E1 y A1, se prevé una limitación de la
potencia de pérdidas. Esta limitación reduce, en función por ejemplo
de V_{AST}, la máxima corriente posible I_{AST} (ver figura 7).
Para ello se prevé a la salida entre las bornas A1 y A2 una unidad
de detección de la tensión SE (ver figura 5), que lleva a la unidad
de limitación de corriente SB la correspondiente señal de
control.
Claims (11)
1. Dispositivo de alimentación de tensión para
un aparato de bus (BG1 a BGn) con
- una primera borna de entrada (E1) y una
segunda borna de entrada (E2),
- una primera borna de salida (A1), que está
conectada con la primera borna de entrada (E1) y una segunda borna
de salida (A2) que está conectada con la segunda borna de entrada
(E2) y
- un circuito de derivación (AS), que está
conectado entre la primera y la segunda borna de entrada (E1, E2),
para derivar una corriente de derivación (I_{ABZW}) de la primera
a la segunda borna de entrada,
caracterizado porque
- el circuito de derivación (AS) está dotado de
un equipo detector de corriente (SD) para detectar la magnitud de
la corriente de derivación (I_{ABZW}) y
- a la primera o segunda borna de entrada (E1,
E2), está acoplado un equipo de limitación de corriente (I_{1},
SB) con el que en función de la magnitud detectada de la corriente
de derivación (I_{ABZW}) puede limitarse la corriente en la
primera o segunda borna de entrada (I_{BUS}).
2. Dispositivo de alimentación de tensión según
la reivindicación 1,
incluyendo el equipo de detección de tensión
(SD) una etapa temporizadora, con la que puede interrumpirse la
detección de la corriente durante un impulso de datos predeterminado
de una señal de emisión.
3. Dispositivo de alimentación de tensión según
la reivindicación 2,
incluyendo el equipo de detección de la
corriente (SD) un detector de impulsos (ID) para la puesta a cero,
activación y/o desactivación de la etapa de tiempo.
4. Dispositivo de alimentación de tensión según
la reivindicación 2 ó 3,
incluyendo la etapa temporizadora un
pasobajo.
5. Dispositivo de alimentación de tensión según
la reivindicación 4,
estando reducida la constante de tiempo de la
etapa temporizadora para la puesta a cero de la etapa temporizadora
mediante un diodo conectado a la etapa temporizadora.
6. Dispositivo de alimentación de tensión según
la reivindicación 3 ó 4,
incluyendo el detector de impulsos (ID) una
etapa diferenciadora.
7. Dispositivo de alimentación de tensión según
una de las reivindicaciones precedentes,
pudiendo impedirse mediante el equipo limitador
de corriente (I_{1}, SB) que se sobrepase una pendiente de la
corriente predeterminada.
8. Dispositivo de alimentación de tensión según
una de las reivindicaciones precedentes,
incluyendo además un equipo limitador de la
potencia de pérdidas para el control del equipo limitador de
corriente, para una limitación de la potencia de pérdidas entre la
entrada y la salida del dispositivo de alimentación de tensión.
9. Procedimiento para operar un dispositivo de
alimentación de tensión para un aparato de bus (BG1 a BGn) según
una de las reivindicaciones 1 a 8, mediante
- derivación de una corriente (I_{BUS}) que
llega al dispositivo de alimentación de tensión mediante el circuito
de derivación (AS),
caracterizado por
- la medición de la magnitud de la corriente
derivada (I_{ABZW}) con el equipo detector de corriente (SD) y
- la reducción de la corriente (I_{BUS}) que
llega al dispositivo de alimentación de tensión mediante el equipo
limitador de corriente (I_{1}, SB) en función de la magnitud
medida de la corriente derivada (I_{ABZW}).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que se reduce en la corriente (I_{BUS}) que llega al
dispositivo de alimentación de tensión hasta que la tensión de
salida (V_{AST}) del dispositivo de alimentación de tensión es
inferior a la tensión de entrada (U_{BUS}) del dispositivo de
alimentación de tensión.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó
10, en el que se impide la inclusión de la limitación de corriente
de la corriente (I_{BUS}) que llega al dispositivo de alimentación
de tensión durante un impulso de datos predeterminado de una señal
de emisión.
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