ES2323995A1 - Procedimiento de reduccion de la corriente en modo comun para equipos de comunicaciones sobre red electrica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de reducción de la corriente en modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica. Permite reducir las corrientes en modo común en equipos de comunicaciones que utilizan la red eléctrica como medio de transmisión, para adecuar los niveles de emisiones de modo común a la normativa sobre comunicaciones a través de la red eléctrica correspondiente a cada país. La reducción de los niveles de emisiones en modo común de las señales transmitidas por los equipos de comunicación sobre red eléctrica permite optimizar la señal transmitida de forma que se consigue satisfacer la regulación existente sin sacrificar ni la cobertura ni las prestaciones del sistema de comunicaciones. Se caracteriza por el uso de un choque especial en modo común a la salida del equipo de comunicaciones que minimiza la inductancia en modo diferencial.
Description
Procedimiento de reducción de la corriente en
modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un
procedimiento de reducción de la corriente en modo común para
equipos de comunicaciones sobre red eléctrica, que tiene por objeto
reducir el nivel de señal en modo común para satisfacer la
normativa sobre comunicaciones a través de la red eléctrica de los
diferentes países, y todo ello sin que sea necesario disminuir la
potencia inyectada, lo que empeoraría la cobertura y el rendimiento
del sistema de comunicaciones.
En general la invención es aplicable a cualquier
circuito eléctrico en el que se precise reducir la corriente en
modo común y más particularmente en los circuitos eléctricos
empleados en los equipos de telecomunicaciones que utilizan la red
eléctrica como medio de transmisión.
A continuación se definen algunos términos que
se utilizan en este documento. Sea una fuente de señal formada por
un generador eléctrico, un circuito por el que circula la corriente
generada y un conductor adicional susceptible de que pueda pasar
corriente proveniente del generador y conectado de algún modo al
circuito. Se define corriente de modo común como aquella corriente
que circula por el conductor y retorna por el circuito o la
fuente.
Por otro lado, se define choque de modo común
como aquel dispositivo capaz de atenuar ó disminuir el nivel de la
corriente de modo común en un circuito eléctrico.
Asimismo se define la comunicación sobre red
eléctrica, como el tipo de comunicación mediante señales eléctricas
que utiliza como canal de comunicaciones la red eléctrica de baja,
media ó alta tensión.
En la mayoría de sistemas eléctricos es
necesario atenuar las corrientes de modo común debidas al propio
funcionamiento de los mismos, con el objeto de reducir las
interferencias electromagnéticas con otros dispositivos.
En el estado de la técnica aparecen ya
dispositivos para reducir las corrientes de modo común, sirva como
ejemplo citar las fuentes de alimentación conmutadas que utilizan
filtros de modo común para reducir sus emisiones electromagnéticas
conducidas y radiadas [que puede encontrarse en múltiples
documentos como el AN 15 de POWER INTEGRATIONS]. Otro ejemplo son
las comunicaciones mediante cable ethernet, dotadas de choques de
modo común para reducir sus niveles emisiones conducidas y radiadas
en las bandas de frecuencia correspondientes.
Actualmente no existen dispositivos para reducir
de un modo efectivo los niveles de modo común en los sistemas de
comunicaciones por la red eléctrica, y los dispositivos existentes
y utilizados en otras aplicaciones no sirven para este tipo de
comunicaciones por sus limitaciones en lo que se refiere a
tensiones de trabajo y atenuaciones en modo diferencial. Por otra
parte, para que la reducción de corriente de modo común sea
efectiva, es de trascendental importancia tanto el modo
constructivo del choque de modo común como su localización en el
circuito de comunica-
ciones.
ciones.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un procedimiento de reducción de la corriente en modo
común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica, donde se
utiliza la red eléctrica como medio de comunicación, y que al memos
comprende aplicar la señal transmitida por el equipo de
comunicaciones a través de un circuito de choque de modo común;
caracterizado porque la señal (transmitida por el equipo de
comunicaciones a través de un circuito de choque de modo común) se
aplica sobre cables de señal trenzados pertenecientes al circuito
de choque de modo común montados alrededor de un núcleo magnético
toroidal. De esta forma se minimiza la inductancia el modo
diferencial.
El choque en modo común puede situarse de forma
interna o de forma externa al equipo de comunicaciones. Si se sitúa
de forma interna, su posición será como elemento de salida del
equipo de comunicaciones sobre red eléctrica. Si se sitúa de forma
externa, su posición será entre el equipo de comunicaciones y el
punto de inyección a la red eléctrica.
Un caso particular es situar el choque especial
de modo común en el punto de inyección de la señal de
comunicaciones a la red eléctrica, que tiene la ventaja de añadida
que se aumenta la impedancia del lazo de modo común.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figura 1.- Representa un tipo de circuito de
choque de los conocidos convencionalmente, que presenta impedancia
en modo común y diferencial.
Figura 2.- Muestra el choque utilizado por la
invención para la reducción de la señal en modo común.
Figura 3.- Muestra un ejemplo de la situación
del choque de la invención en el cable de alimentación del
dispositivo de comunicaciones a través de la red eléctrica, en el
que el choque se sitúa en el punto de inyección de la señal a la
red.
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo de la invención, haciendo referencia a la numeración
adoptada en las figuras.
Para introducir productos PLC (power line
communications, es decir de comunicación a través de la red
eléctrica) en el mercado, es necesario satisfacer las regulaciones
de emisiones electromagnéticas sobre dispositivos PLC. Uno de los
requisitos más importantes es el del límite de corriente del modo
común que, de forma estándar, se mide con dispositivos denominados
redes de estabilización de impedancia en forma de T
(T-shaped Impedance Stabilization Network ó
T-ISN) en un entorno controlado. Con esta medida se
obtiene el modo común proveniente del dispositivo bajo test (device
Under test ó DUT). En esta medida parte de las señales
diferenciales provenientes del DUT se convierten en señales en modo
común, debido a sus pérdidas de conversión longitudinal
(longitudinal conversion loss ó LCL).
Usualmente los equipos de comunicación a través
de la red eléctrica ó PLC) tienen una fuente de potencia conmutada
(switch mode power supply ó SMPS) conectada a la red eléctrica en
el mismo punto donde se inyecta la señal de comunicaciones. Este
SMPS representa una carga desbalanceada conectada en paralelo con
la fuente de señal PLC, con lo que al empezar a transmitir, cierta
cantidad de señal diferencial se convertirá en modo común, debido a
las capacidades parásitas, y el resultado de la medida con el
T-ISN será de un modo común mayor que el
esperado.
Una solución a este problema es reducir la
potencia transmitida por los equipos de comunicaciones por la red
eléctrica, pero ello provoca varios inconvenientes, como una peor
cobertura y una menor capacidad de transmisión (throughput).
Incluso en el caso en que la señal PLC inyectada
estuviese completamente balanceada (esto es, fuese puramente
diferencial), la medida con T-ISN impone cierta
cantidad de corriente en modo común sobre la sonda, que sólo puede
reducirse disminuyendo la potencia de la señal. Si la señal
inyectada tiene cierta cantidad de corriente en modo común, ésta se
medirá adicionalmente sobre la de la sonda de corriente, por lo que
es importante mantener la salida de señal del equipo de
comunicaciones PLC tan balanceada como sea posible.
El objetivo de la presente invención es
conseguir reducir el nivel de señal en modo común para satisfacer
la regulación de los diferentes países, de forma que no sea
necesario una disminución brusca de la potencia inyectada, que
empeoraría la cobertura y el rendimiento del sistema de
comunicaciones.
El método empleado para ello consiste en
utilizar un choque de modo común especial a la salida del equipo
PLC que reduce al máximo las emisiones en modo común. Este choque
puede colocarse tanto internamente como externamente al equipo de
comunicaciones, dependiendo del tipo de equipo que se desee
desarrollar.
En el estado del arte se utilizan choques de
modo común convencionales para suprimir las interferencias
electromagnéticas (electromagnetic interference ó EMI) en fuentes
conmutadas. Estos choques están diseñados para conseguir una fuerte
atenuación sobre la señal en modo común sin saturar sus núcleos
magnéticos, y pueden representarse, idealmente, como alta
impedancia para las señales en modo común y un cortocircuito para
las señales diferenciales.
En la figura 1 puede verse uno de estos choques
convencionales, donde (1) representa la entrada, (2) la salida, (3)
el camino de la corriente y (4) el sentido del campo dentro del
choque. Los choques de esta forma son válidos para el propósito
para el que fueron creados, esto es, atenuar el ruido en modo común
proveniente de la fuente de alimentación y permitir el paso de las
corrientes de 50 Hz sin saturar el núcleo magnético, pero no
resultan adecuados para la tecnología PLC por sus características
de impedancia.
En el estado del arte existen dos tipos de
choques de modo común (common mode ó CM) para propósitos EMI. Por
un lado existen los choques CM toroidales que tienen un buen
comportamiento frente a alta frecuencia, esto es, con alta
frecuencia de auto resonancia (self resonance frequency ó SRF),
pero que presentan un baja impedancia en modo común. Por otro lado
existen los choques en modo común con devanado en tándem (Spool
Wound), que presentan un buen comportamiento a baja frecuencias,
esto es tienen alta impedancia en modo común a bajas frecuencias,
pero que tienen un mal comportamiento a altas frecuencias (por
tener una baja SRF). Ambos tipos de choques comerciales presentan
impedancia en modo común y en modo diferencial.
Para equipos de comunicaciones a través de la
red eléctrica sólo interesa tener impedancia en modo común, por lo
que no se pueden usar choques CM toroidales ni choques Spool Wound
por la presencia de una inductancia residual.
Para conseguir el objetivo fijado el método
propuesto consiste en inyectar la señal por un choque especial de
modo común consistente en cables de señal trenzados montados
alrededor de un núcleo magnético toroidal, con lo que se minimiza
la inductancia de dispersión. Este choque especial puede observarse
en la figura 2, donde (5) indica la entrada de la señal (salida
del equipo PLC), (6) la salida de señal (hacia la red eléctrica) y
(7) el toroide magnético.
En la mayoría de casos, para reducir las
corrientes de modo común de la fuente de señal es necesario incluir
este choque especial de modo común a la salida del equipo PLC. En
el caso de equipos de comunicaciones de sobremesa se puede
conseguir reducir más la señal en modo común situando el choque
entre el equipo PLC y el punto de inyección a la red eléctrica. El
punto óptimo de situación del choque especial de modo común es el
punto de inyección de la señal de comunicaciones a la red
eléctrica, lo cual puede conseguirse el choque especial en el
extremo del cable de alimentación del equipo puede verse en la
figura 3 como (8).
Claims (4)
1. Procedimiento de reducción de la corriente en
modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica,
donde se utiliza la red eléctrica como medio de comunicación, y que
al memos comprende aplicar la señal transmitida por el equipo de
comunicaciones a través de un circuito de choque de modo común;
caracterizado porque la señal transmitida por el equipo de
comunicaciones a través de un circuito de choque de modo común se
aplica sobre cables de señal trenzados pertenecientes al circuito
de choque de modo común montados alrededor de un núcleo magnético
toroidal.
2. Procedimiento de reducción de la corriente en
modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica,
según reivindicación 1, caracterizado porque comprende situar
el circuito de choque de modo común como elemento de salida del
equipo de comunicaciones sobre red eléctrica.
3. Procedimiento de reducción de la corriente en
modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica,
según reivindicación 1, caracterizado porque comprende situar
el circuito de choque de modo común entre el equipo de
comunicaciones y el punto de inyección a la red eléctrica.
4. Procedimiento de reducción de la corriente en
modo común para equipos de comunicaciones sobre red eléctrica,
según reivindicación 3, caracterizado porque comprende situar
el circuito de choque de modo común en el punto de inyección de la
señal de comunicaciones a la red eléctrica.
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