ES2469315B1 - Componente de conexión, en particular, componente de conexión de aparato doméstico - Google Patents

Componente de conexión, en particular, componente de conexión de aparato doméstico Download PDF

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Abstract

La invención parte de un componente de conexión (20, 20’), en particular, un componente de conexión de aparato doméstico, que presenta una conexión en serie de al menos dos transistores de efecto de campo (30, 30’, 30’’), y al menos un circuito de excitación (40, 40’, 40’’) que está asociado a uno de los al menos dos transistores de efecto de campo (30, 30’, 30’’).#Con el fin de poner a disposición propiedades mejoradas en lo referente a un comportamiento rápido de desconexión y a una realización económica, se propone que el circuito de excitación (40, 40’, 40’’) presente al menos un elemento de conexión (42) que, en al menos un estado de funcionamiento, cortocircuite dos contactos de control (32, 34, 32’, 34’, 32’’, 34’’) del transistor de efecto de campo (30, 30’, 30’’).

Description



DESCRIPCIÓN
Componente de conexión, en particular, componente de conexión de aparato doméstico.
La invención parte de un componente de conexión según el preámbulo de la reivindicación 1.
Son conocidos componentes de conexión que estén formados por una conexión en serie de MOSFETs, y que presenten un circuito de excitación. Los circuitos de excitación conocidos presentan en cada caso un resistor o un diodo Zener, 5 que esté conectado entre contactos de control del MOSFET respectivo.
La tarea de la invención consiste, en especial, en poner a disposición un dispositivo genérico con propiedades mejoradas en lo referente a un comportamiento rápido de desconexión, y a una realización económica. Según la invención, la tarea se resuelve mediante las características de la reivindicación 1, mientras que de las reivindicaciones secundarias se pueden extraer realizaciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención. 10
La invención parte de un componente de conexión, en particular, un componente de conexión de aparato doméstico, que presenta una conexión en serie de al menos dos, de manera ventajosa, al menos tres, de manera preferida, al menos cuatro, en especial, al menos ocho, también concebible, al menos doce, transistores de efecto de campo, y al menos un circuito de excitación que está asociado a uno de los al menos dos transistores de efecto de campo.
Se propone que el circuito de excitación presente al menos un elemento de conexión que, en al menos un estado de 15 funcionamiento, cortocircuite dos contactos de control del transistor de efecto de campo. En especial, el componente de conexión presenta un número de circuitos de excitación que se corresponda, al menos, esencialmente, en especial en al menos el 50%, en especial, en al menos el 80%, de manera ventajosa, a excepción de uno, de manera preferida, exactamente, con un número de transistores de efecto de campo conectados en serie, en lo que ventajosamente cada uno de los circuitos de excitación esté asociado únicamente a uno particular de los transistores de efecto de campo. Por 20 “componente de conexión”, ha de entenderse, en especial, un componente electrónico que presente dos contactos de control y dos contactos de potencia, estando previsto para, en dependencia de una señal de activación entre los dos contactos de control, ajustar una conductividad entre los dos contactos de potencia. En especial, uno de los contactos de control y uno de los contactos de potencia están, al menos, conectados entre sí de manera conductora, preferiblemente, están cortocircuitados, y forman especialmente un único contacto contactable técnicamente. De modo 25 alternativo, es concebible que los contactos de control y los contactos de potencia sean contactables por separado. En al menos un primer estado de funcionamiento, el componente de conexión está previsto especialmente para portar de manera estable a través de los contactos de potencia una tensión de bloqueo de al menos 300 V, en especial, al menos 450 V, de manera ventajosa, al menos 600 V. En al menos un segundo estado de funcionamiento, el componente de conexión está previsto especialmente para portar, preferiblemente de manera estable, a través de los contactos de 30 potencia una corriente de potencia de al menos 1 A, en especial, al menos 3 A, de manera ventajosa, al menos 10 A, de manera preferida, al menos 15 A. De manera ventajosa, el transistor de efecto de campo presenta dos contactos de potencia y dos contactos de control, estando previsto para ajustar una conductividad entre los contactos de potencia en dependencia de una tensión de activación que se aplique entre los contactos de control. De manera ventajosa, uno de los contactos de control y uno de los contactos de potencia del transistor de efecto de campo están internamente, al 35 menos, conectados de manera conductora, en especial, cortocircuitados, siendo de modo alternativo contactables por separado. En especial, los transistores de efecto de campo presentan resistencias a la tensión, de tal modo que una suma de las resistencias a la tensión de los transistores de efecto de campo conectados en serie se corresponda con la tensión de bloqueo del componente de conexión. Por “conexión en serie de transistores de efecto de campo”, ha de entenderse, en especial, una conexión en serie a lo largo de los contactos de potencia de los transistores de efecto de 40 campo. En especial, el componente de conexión presenta dos transistores de efecto de campo, cada uno de los cuales presente un contacto de potencia que forme un contacto de potencia del componente de conexión. De manera preferida, en particular como consecuencia de la mejor movilidad de portadores de carga, los portadores de carga mayoritarios de los transistores de efecto de campo conectados en serie son electrones. De manera ventajosa, los transistores de efecto de campo conectados en serie son del tipo de bloqueo normal y, preferiblemente, los transistores de efecto de campo 45 conectados en serie son del mismo tipo de activación. De manera preferida, el componente de conexión es del tipo de bloqueo normal. En especial, es concebible que el componente de conexión sea de un tipo de activación distinto que los transistores conectados en serie. Por “tipo de bloqueo normal”, ha de entenderse, en especial, que el transistor de efecto de campo y/o el componente de conexión separen una conexión entre sus contactos de potencia en un caso en el que no se aplique señal eléctrica, o una ínfima, en particular, que no se aplique tensión alguna o una tensión ínfima. 50 Por “circuito de excitación”, ha de entenderse, en especial, un grupo constructivo de electrónica que esté dispuesto entre contactos de potencia de diferentes transistores de efecto de campo. En especial, el circuito de excitación está previsto para ocasionar una conexión y/o desconexión del transistor de efecto de campo asociado en dependencia de una señal de entrada. El circuito de excitación presenta especialmente, al menos, dos contactos, que estén conectados con diferentes contactos de control del transistor de efecto de campo asociado. Por “elemento de conexión”, ha de 55 entenderse, en especial, un componente eléctrico que presente al menos dos contactos de control y al menos dos contactos de potencia, estando ventajosamente uno de los contactos de control y uno de los contactos de potencia, al menos, conectados internamente entre sí de manera conductora, preferiblemente, cortocircuitados, y estando el elemento de conexión previsto para ajustar una conductividad entre los contactos de potencia en dependencia de una señal eléctrica entre los contactos de control. De manera preferida, el elemento de conexión, si es conductor, presenta 60
entre los contactos de potencia un descenso de tensión de cuantitativamente menos de 0’5 V, en especial, menos de 0’2 V, de manera preferida, menos de 0’05 V. El elemento de conexión está previsto especialmente para conectar los contactos de control del transistor de efecto de campo a través de los contactos de potencia del elemento de conexión, donde especialmente los contactos de potencia del elemento de conexión estén en cada caso conectados, preferiblemente de manera directa, con un contacto de control del transistor de efecto de campo. En especial, el 5 elemento de conexión está configurado como transistor, de manera ventajosa, como transistor de efecto de campo, de manera preferida, como MOSFET. Son concebibles otros elementos de conexión conocidos para el experto en la materia, en particular, JFET, MISFET, CNTFET y HEMT. De manera preferida, los portadores de carga mayoritarios de los transistores de efecto de campo conectados en serie y del elemento de conexión del circuito de excitación son diferentes. Por “previsto/a”, ha de entenderse, en especial, programado/a, concebido/a y/o provisto/a de manera 10 específica.
Por medio de la realización según la invención, se puede conseguir especialmente un rápido comportamiento de desconexión. Cortocircuitando los contactos de control de los transistores de efecto de campo mediante el elemento de conexión, se puede provocar una reducción especialmente rápida de una tensión aplicada entre los contactos de control, que active el transistor de efecto de campo. Asimismo, se puede conseguir la activación y la desactivación del 15 transistor de efecto de campo a través de medios económicos.
De manera ventajosa, los al menos dos transistores de efecto de campo están configurados como MOSFETs. Se puede conseguir especialmente una realización eficiente y/o económica.
Asimismo, se propone que el circuito de excitación presente al menos un diodo Zener, que esté dispuesto entre los contactos de control del elemento de conexión. En especial, el diodo Zener presenta una tensión de disrupción, en 20 particular, al menos 3 V, de manera ventajosa, al menos 10 V, de manera preferida, al menos 15 V, de manera ventajosa, como máximo 25 V, la cual se corresponda como máximo con un valor que se corresponda con la tensión de activación del dispositivo. De manera preferida, una tensión de disrupción del diodo Zener se corresponde al menos con una tensión de conexión del elemento de conexión. En caso de desactivación del componente de conexión, el diodo Zener suministra especialmente una señal eléctrica que active el elemento de conexión. En especial, en caso de 25 desactivación del componente de conexión, el diodo Zener es atravesado en dirección de bloqueo por flujo de carga que esté almacenada en un contacto de control del transistor de efecto de campo, y genera un descenso de tensión a través de los contactos de control del elemento de conexión. El diodo Zener está especialmente dispuesto de tal modo que, al conectarse el transistor de efecto de campo asignado, sea atravesado en dirección de paso por portadores de carga. Se puede conseguir especialmente una gran fiabilidad, así como suministrar una tensión de conexión para el elemento de 30 conexión suficiente, determinada con exactitud y/o permanente.
Asimismo, se propone que el circuito de excitación presente al menos un diodo de protección que reduzca un descenso de la tensión, en particular, saliente de contactos de potencia del componente de conexión, a través del transistor de efecto de campo asociado y/o del elemento de conexión en un estado de desconexión de al menos uno de los transistores de efecto de campo. En especial, el diodo de protección presenta una tensión de bloqueo que se 35 corresponda, al menos esencialmente, con una tensión de bloqueo del componente de conexión, en especial, al menos 300 V, de manera ventajosa, al menos 450 V, de manera preferida, al menos 600 V. Un contacto del diodo de protección forma especialmente una entrada de señales del circuito de excitación. De manera ventajosa, el diodo de protección y el diodo Zener están conectados en serie, preferiblemente rectificando en la misma dirección, en lo que el diodo Zener esté dispuesto preferiblemente entre el diodo de protección y el transistor de efecto de campo. De manera 40 preferida, un ánodo de un diodo está conectado directamente con un cátodo del otro diodo. De manera ventajosa, el circuito de excitación presenta un condensador divisor, en particular, en forma de un único condensador, que esté dispuesto en paralelo al diodo de protección. En especial, el condensador divisor presenta una impedancia a la tensión que se corresponda al menos con la impedancia de bloqueo del diodo de protección. Se puede conseguir especialmente que, al conectarse el componente de conexión, el diodo Zener pase a ser conductor antes que el diodo de protección, lo 45 cual posibilita especialmente un rápido proceso de conexión. El condensador divisor presenta especialmente una capacidad que se corresponda con entre 0’001 veces y 100 veces una capacidad parásita del diodo Zener. En especial, el condensador divisor presenta un valor de entre 10 pF y 10 nF.
Asimismo, se propone que el componente de conexión presente, al menos, un excitador principal que, en al menos un estado de funcionamiento, suministre al menos una señal eléctrica, en especial, al menos una tensión, en especial una 50 tensión mayor que 0 V, en especial, mayor que 1 V, de manera ventajosa, mayor que 10 V, de manera preferida, mayor que 15 V y, en especial, menor que 25 V, de manera ventajosa, menor que 20 V, al menos, al circuito de excitación, de manera preferida, a cada uno de los circuitos de excitación. En especial, contactos de entrada de los circuitos de excitación están conectados entre sí y, de manera ventajosa, están conectados a la vez directamente a un contacto de salida del excitador principal. El excitador principal presenta especialmente, al menos, una etapa de activación 55 (DRIVER), el cual transforma una señal de control, que sea enviada por la unidad de mando, en un valor de salida, de modo que un potencial en el contacto de salida del excitador principal difiera en más de 0 V, en especial, más de 1 V, de manera ventajosa, más de 5 V, de manera preferida, más de 15 V y, en especial, menos de 25 V, de manera ventajosa, menos de 20 V, de un potencial en uno de los contactos de potencia, en particular, el contacto de potencia del
componente de conexión que esté conectado directamente con un contacto de control de uno de los transistores de efecto de campo, de manera preferida, sea mayor que el potencial de este contacto de potencia.
De manera ventajosa, se propone que los elementos del circuito de excitación y/o los transistores de efecto de campo estén realizados como componentes separados. Por medio de una configuración de los transistores de efecto de campo como componentes separados, se puede conseguir especialmente un bajo coste de enfriamiento, también si se 5 conectan corrientes elevadas. En especial, una disposición de enfriamiento del módulo de conexión presenta una resistencia térmica de al menos 10 K/W, en especial, al menos 20 K/W, de manera ventajosa, al menos 50 K/W, de manera preferida, al menos 80 K/W. La disposición de enfriamiento está en sí formada por los transistores de efecto de campo, o bien, por sus carcasas de componente. Se puede prescindir especialmente de un cuerpo de enfriamiento y/o de un ventilador adicional, a través de lo cual se puede ahorrar espacio de construcción, en particular, altura de 10 construcción. Asimismo, se puede conseguir un ahorro en costes. También el al menos un circuito de excitación está formado especialmente por componentes particulares que estén dispuestos de manera apropiada sobre una pletina de electrónica. De modo alternativo, es concebible que al menos el circuito de excitación esté configurado como componente integrado. Puesto que el circuito de excitación no presenta por sí mismo pérdidas de calor, de este modo se puede conseguir un gran ahorro de espacio. En otra realización, es igualmente concebible que los transistores de 15 efecto de campo y, especialmente, también los circuitos de excitación formen un único circuito integrado, mediante lo cual, a pesar de que puedan perderse las buenas propiedades de enfriamiento que se pueden conseguir a través de componentes separados, es posible un ahorro de espacio.
De manera especialmente ventajosa, la invención se aplica en un aparato doméstico con un dispositivo de aparato doméstico, en particular, un dispositivo de campo de cocción, de manera preferida, en un dispositivo de campo de 20 cocción por inducción, de modo alternativo, en un dispositivo de horno de cocción, en particular, un dispositivo de horno de cocción por inducción, que presente al menos un componente de conexión según la invención. Se puede conseguir especialmente un tipo de construcción con poca necesidad de espacio para la electrónica. De manera preferida, el componente de conexión es parte constituyente de un inversor, ventajosamente, de un circuito de calentamiento por inducción, a través de lo cual se pueden conseguir especialmente realizaciones eficientes eléctricamente. En particular, 25 una realización según la invención de un circuito de calentamiento por inducción puede hacer posible un funcionamiento con frecuencias considerablemente por encima de 100 kHz, dándose pérdidas de potencias aceptables.
Otras ventajas se extraen de la siguiente descripción del dibujo. En el dibujo está representado un ejemplo de realización de la invención. El dibujo, la descripción y las reivindicaciones contienen características numerosas en combinación. El experto en la materia considerará las características ventajosamente también por separado, y las 30 reunirá en otras combinaciones razonables.
Muestran en representación esquemática:
Fig. 1 un campo de cocción según la invención, en vista desde arriba,
Fig. 2 un esquema de conexiones de un dispositivo de campo de cocción según la invención,
Fig. 3 un elemento de conexión según la invención, 35
Fig. 4 una gráfica de un transcurso del funcionamiento del dispositivo de campo de cocción según la invención según la figura 2, y
Fig. 5 una comparación de la efectividad de un dispositivo de campo de cocción según la invención con una realización equivalente con IGBTs.
La figura 1 muestra un aparato doméstico 10, configurado como campo de cocción por inducción, con un dispositivo de 40 aparato doméstico 12, configurado como dispositivo de campo de cocción por inducción. El dispositivo de aparato doméstico 12 presenta cuatro elementos de calentamiento 14, 14’, 14’’, 14’’’, los cuales están configurados como inductores. Los elementos de calentamiento 14, 14’, 14’’, 14’’’ están dispuestos debajo de una placa de campo de cocción 11 del dispositivo de aparato doméstico 12. Asimismo, el dispositivo de aparato doméstico 12 presenta circuitos de alimentación 13, configurados como circuitos de calentamiento por inducción, para alimentar los elementos de 45 calentamiento 14, 14’, 14’’, 14’’’.
La figura 2 muestra el dispositivo de aparato doméstico 12 por medio del ejemplo del elemento de calentamiento 14, el cual es alimentado en un estado de funcionamiento por el circuito de alimentación 13. Los elementos de calentamiento 14, 14’, 14’’, 14’’’ restantes están dispuestos en circuitos de alimentación 13 comparables. El circuito de alimentación 13 presenta un suministro de energía 18, el cual presenta una unidad rectificadora y un condensador de almacenamiento. 50 Asimismo, el suministro de energía 18 presenta una unidad de filtrado. El circuito de alimentación 13 presenta dos componentes de conexión 20, 20’ según la invención, los cuales están configurados como componentes de conexión de aparato doméstico, más exactamente, como componentes de conexión de campo de cocción. El circuito de alimentación 13 presenta una conexión de medio puente, donde el elemento de calentamiento 14 está dispuesto en una rama de puente. Los dos componentes de conexión 20, 20’ están conectados en serie entre polos del suministro de energía 18. 55 Un primer contacto de potencia 21 del primer componente de conexión 20 está conectado con un polo positivo del
suministro de energía 18. Un segundo contacto de potencia 23 del primer componente de conexión 20 está conectado con un primer contacto de potencia 21’ del segundo componente de conexión 20’, y forma una toma central. Un segundo contacto de potencia 23’ del segundo componente de conexión 20’ está conectado con un polo negativo del suministro de energía 18. En la toma central entre los componentes de conexión 20, 20’ está conectado un primer contacto del elemento de calentamiento 14. En paralelo a los componentes de conexión 20, 20’ está conectado en cada 5 caso un diodo de macha libre 24, 24’, donde el diodo de marcha libre 24, 24’ está conectado con su cátodo al polo positivo del suministro de energía 18, o bien, con su ánodo al polo negativo del suministro de energía 18.
Asimismo, el circuito de alimentación presenta en cada caso un condensador snubber 26, 26’, que están conectados en paralelo a los componentes de conexión 20, 20’, Asimismo, el circuito de alimentación 13 presenta una unidad de resonancia a la que está conectado un segundo contacto del elemento de calentamiento 14. La unidad de resonancia 10 está formada por dos condensadores resonantes 28, 28’, que están conectados en serie entre los polos del suministro de energía 18. Una toma central entre los condensadores resonantes 28, 28’ está conectada al segundo contacto del elemento de calentamiento 14. De modo alternativo, es concebible que la unidad de resonancia presente únicamente un condensador resonante 28, 28’, el cual esté conectado entre el segundo contacto del elemento de calentamiento 14 y uno de los polos del suministro de energía 18. Además, el circuito de alimentación 13 presenta una unidad de mando 15 16, que está prevista para activar en diversos modos de funcionamiento los componentes de conexión 20, 20’ a través de líneas de activación 22, 22’. La unidad de mando 16 está prevista para activar los componentes de conexión 20, 20’ de manera alternante, con el fin de generar a través de la toma central una tensión alterna de alta frecuencia con una frecuencia de entre 20 kHz y 500 kHz. La unidad de mando 16 genera señales de control 52, que son transformadas en el componente de conexión 20 en una tensión de 0 V ó 16 V (figura 4). De manera correspondiente a las señales de 20 control 52, el componente de conexión 20 bloquea una tensión 54 aplicada entre sus contactos de potencia 21, 23 en caso de señal de control 52 inactiva, o establece una conexión conductora entre los contactos de potencia 21, 23. Mediante una activación alternante de los componentes de conexión 20, 20’, a través del elemento de calentamiento 14 se consiguen una evolución de la tensión 56 periódica y una evolución de la corriente 58 periódica.
Asimismo, son concebibles realizaciones en las que se aplique una topología de interruptor único para el suministro del 25 elemento de calentamiento 14, la cual presente sólo un único componente de conexión 20, 20’ según la invención. Además, son concebibles realizaciones en las que se aplique una topología de puente completo con cuatro componentes de conexión según la invención para la alimentación del elemento de calentamiento 14. Son concebibles otros circuitos de alimentación que sirvan preferiblemente para el suministro de un elemento de calentamiento, y presenten al menos un componente de conexión según la invención. 30
La figura 3 muestra el componente de conexión 20, el cual presenta una conexión en serie de 16 transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’. Los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ están realizados como MOSFETs, y presentan en cada caso una resistencia a la tensión de 30 V. Para el componente de conexión 20 resulta así una resistencia a la tensión de 480 V. Asimismo, el componente de conexión 20 presenta para cada uno de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ un circuito de excitación 40, 40’, 40’’, el cual está asociado al transistor de efecto de campo 30, 30’, 35 30’’ correspondiente. Los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ presentan en cada caso dos contactos de potencia 36, 36’, 36’’, 38, 38’, 38’’ y dos contactos de control 32, 32’, 32’’, 34, 34’, 34’’. Los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ presentan cada uno portadores de carga negativa mayoritarios. Un primer contacto de potencia 36 de un primer transistor de efecto de campo 30 forma un primer contacto de potencia 21 del componente de conexión 20. Un segundo contacto de potencia 38’’ del último de los transistores de efecto de campo 30’’ forma un segundo contacto 40 de potencia 23 del componente de conexión 20. Los primeros contactos de potencia 36’ de los otros transistores de efecto de campo 30’ están conectados en cada caso con un segundo contacto de potencia 38, 38’ de un transistor de efecto de campo 30, 30’ directamente anterior. Los segundos contactos de potencia 38’ de los otros transistores de efecto de campo 30’ están conectados en cada caso con un primer contacto de potencia 36’, 36’’ de un transistor de efecto de campo 30’, 30’’ directamente consecutivo. Un segundo de los contactos de control 34, 34’, 34’’ y un segundo 45 de los contactos de potencia 38, 38’, 38’’ de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ están conectados en cada caso directamente, de modo que los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ presentan técnicamente sólo tres contactos.
Por medio del ejemplo del circuito de excitación 40, se explican a continuación los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ estructurados del mismo modo. El circuito de excitación 40 presenta un elemento de conexión 42, el cual, al menos 50 durante un proceso de desconexión, cortocircuita los dos contactos de control 32, 34 del transistor de efecto de campo 30 correspondiente. Un primer contacto de potencia del elemento de conexión 42 está conectado directamente con el primer contacto de control 32 del transistor de efecto de campo 30. Un segundo contacto de potencia del elemento de conexión 42 está conectado directamente con el segundo contacto de control 34 del transistor de efecto de campo 30. Por consiguiente, el segundo contacto de control del elemento de conexión 42 está igualmente conectado con el 55 segundo contacto de potencia 38 del transistor de efecto de campo 30. El elemento de conexión 42 está configurado como transistor de efecto de campo y, en particular, como MOSFET. El elemento de conexión 42 presenta portadores mayoritarios de carga positiva. Un primer contacto de potencia del elemento de conexión 42 está conectado directamente con el segundo contacto de control del elemento de conexión 42. El elemento de conexión 42 presenta una resistencia a la tensión de 20 V. 60
Asimismo, el circuito de excitación 40 presenta un diodo Zener 44, el cual está dispuesto entre contactos de control del elemento de conexión 42. El diodo Zener 44 está conectado directamente con el primer contacto de control 32 del transistor de efecto de campo 30. El diodo Zener 44 presenta una tensión de disrupción de 10 V. Asimismo, el diodo Zener 44 está conectado con su cátodo directamente con el primer contacto de control 32 del transistor de efecto de campo 30. 5
Asimismo, el circuito de excitación 40 presenta un diodo de protección 46, el cual presenta una resistencia a la tensión de 500 V. El diodo de protección 46 evita a través de su elevada resistencia a la tensión una disrupción del transistor de efecto de campo 30 a través del circuito de excitación 40. Un descenso de la tensión a través del transistor de efecto de campo 30 asociado es reducido en un estado de desconexión del componente de conexión 20, esto es, en caso de señal de control 52 inactiva. El diodo de protección 46 y el diodo Zener 44 están conectados en serie. Un cátodo del 10 diodo de protección 46 está conectado directamente con un ánodo del diodo Zener 44. El primer contacto de control del elemento de conexión 42 está conectado tanto con el diodo Zener 44 como con el diodo de protección 46. El primer contacto de control del elemento de conexión 42 está conectado directamente con el ánodo del diodo Zener y con el cátodo del diodo de protección 46. El segundo contacto de control del elemento de conexión 42 está conectado directamente con el cátodo del diodo Zener 44. 15
Asimismo, el circuito de excitación 40 presenta un condensador divisor 48, el cual está conectado en paralelo al diodo de protección 46. Un contacto del diodo de protección 46, apartado del diodo Zener 44, forma una entrada de señales del circuito de excitación 40. Las modificaciones de la tensión en la entrada de señales son introducidas a través del condensador divisor 48 en el circuito de excitación 40 como impulsos de tensión.
El componente de conexión 20 presenta además un excitador principal 50 que, en caso de activación mediante la 20 unidad de mando 16, a través de la línea de activación 22 suministra señales eléctricas a los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’. Las entradas de señales de los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ están conectadas directamente entre sí, y están conectadas con una salida del excitador principal 50.
El excitador principal 50 aplica una tensión de conexión entre las entradas de señales de los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ y el segundo contacto de control 34, o bien, el contacto de potencia 38’’ del último de los transistores de efecto 25 de campo 30’’. En un proceso de encendido, la tensión de conexión asciende a aproximadamente 16 V. La aplicación de la tensión de conexión genera a través del condensador divisor 48 un primer impulso de tensión y de corriente. El diodo Zener 44 pasa a ser conductor antes que el diodo de protección 46, y transmite carga al primer contacto de control 32 del transistor de efecto de campo 30 asociado. De este modo, el transistor de efecto de campo 30 es conectado de manera conductora. Uno tras otro, empezando por el último transistor de efecto de campo 30’’, los transistores de efecto 30 de campo 30, 30’, 30’’ son conectados de manera conductora con efectividad, de modo que el componente de conexión 20 pasa a ser conductor. Un retardo en el encendido entre los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ es insignificante en relación a una frecuencia de conmutación del orden de hasta algunos cientos de MHz.
En un proceso de desconexión, la tensión de conexión es reducida a 0 V, en lo que las entradas de señales de los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ y el segundo contacto de potencia 38’ del último transistor de efecto de campo 30’’ 35 son conectados entre sí de manera conductora con efectividad. Esto produce a través del condensador divisor 48 un segundo impulso de tensión y de corriente, el cual detrae hacia atrás, a través del diodo Zener 44, una parte de la carga, que está dispuesta en el primer contacto de control 32 del transistor de efecto de campo 30. Al suceder esto, a través del diodo Zener 44 desciende una tensión, la cual es mantenida especialmente algún tiempo a través de una capacidad intrínseca del diodo Zener 44. La tensión decreciente a través del diodo Zener 44 conecta el elemento de conexión 42 40 en un estado conductor, de modo que una carga residual entre los contactos de control 32, 34 del transistor de efecto de campo 30 puede ser eliminada con rapidez. Puesto que el segundo impulso de tensión y de carga actúa simultáneamente sobre todos los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ y, por tanto, los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’, también si uno de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ separa de manera efectiva antes que otros de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’, a través de la tensión del diodo Zener 44 que mantiene de manera 45 conductora al elemento de conexión 42 se puede ocasionar una desconexión segura, lo cual tiene lugar básicamente a la vez para cada uno de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’.
Los componentes de conexión 20, 20’ están estructurados del mismo modo. De modo alternativo, es concebible que al menos uno de los componentes de conexión 20, 20’ esté basado en transistores de efecto de campo que presenten portadores de carga positiva mayoritarios, donde otros elementos y cableado interno estén adaptados de manera 50 equivalente. Asimismo, es concebible que, en el último de los transistores de efecto de campo 30’’, se prescinda de un circuito de excitación 40’’. Además, es concebible que el excitador principal 50 del componente de conexión 20 esté integrado en la unidad de mando 16.
Asimismo, los elementos de los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ y los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ están realizados como componentes separados. Los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ y los componentes de 55 los circuitos de excitación 40, 40’, 40’’ están dispuestos de manera individual unos al lado de otros sobre una pletina de electrónica, y están conectados entre sí de manera conductora correspondientemente a través de ésta. En función de la elección de los elementos constructivos, se puede conseguir una altura constructiva de la pletina equipada que sea menor que 1 cm. o, incluso, menor que 0’5 cm. Mediante la disposición distribuida de los elementos constructivos, un
enfriamiento del aire a través de sencillas ranuras de ventilación es suficiente, pudiendo prescindirse de un ventilador, lo cual, a su vez, puede provocar una reducción de ruidos. En caso de utilizarse componentes separados para la construcción de los componentes de conexión 20, 20’, ante todo, en caso de utilizarse transistores de efecto de campo individuales, se puede conseguir básicamente una realización comparable en cuanto a los costes o, incluso, más económica. Una superficie de pletina necesaria, posiblemente aumentada con respecto a una solución convencional con 5 IGBTs, puede ser esencialmente compensada mediante una supresión de superficie necesaria para una unidad de ventilador y enfriamiento. Con el fin de evitar un enfriamiento costoso de un bloque rectificador del suministro de energía 18, se propone además realizarlo de componentes separados, en lugar de por un único componente compacto. De modo alternativo, es concebible utilizar un componente de conexión 20, 20’ según la invención en un circuito de alimentación configurado como rectificador de corriente alterna a corriente alterna, pudiendo prescindirse de un bloque 10 rectificador que deba ser enfriado.
La figura 5 muestra una comparación de la eficiencia de una eficiencia 60 dependiente de la potencia de un circuito de alimentación 13, realizado con componentes de conexión 20, 20’ según la invención, según la figura 2, donde una potencia del elemento de calentamiento 14 se utiliza como referencia, con una eficiencia 62 dependiente de la potencia de un circuito de alimentación provisto de IGBTs convencionales de manera análoga a la figura 2. En relación a una 15 realización convencional con IGBTs, se puede conseguir un aumento considerable de la eficiencia. Especialmente con potencias bajas del elemento de calentamiento 14, de por ejemplo 500 W, se puede conseguir un aumento de la eficiencia en el 8%. Con potencias elevadas del elemento de calentamiento 14 en torno a 3.000 W, todavía se puede conseguir de todos modos un aumento de la eficiencia en aproximadamente el 2%.
Con una cantidad creciente de transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ utilizados por componente de conexión 20, 20 20’, se reduce una resistencia efectiva del componente de conexión 20, 20’ en el estado conductor. Una relación de la resistencia de un transistor de efecto de campo 30, 30’, 30’’ particular con respecto a la resistencia del componente de conexión 20, 20’ se corresponde con 1’6 veces la potencia de la cantidad de los transistores de efecto de campo 30, 30’, 30’’ conectados en serie.
25
Símbolos de referencia
10
Aparato doméstico
11
Placa de campo de cocción
12
Dispositivo de aparato doméstico
13
Circuito de alimentación
14
Elemento de calentamiento
16
Unidad de mando
18
Suministro de energía
20
Componente de conexión
21
Contacto de potencia
22
Línea de activación
23
Contacto de potencia
24
Diodo de marcha libre
26
Condensador snubber
28
Condensador resonante
30
Transistor de efecto de campo
32
Contacto de control
34
Contacto de control
36
Contacto de potencia
38
Contacto de potencia
40
Circuito de excitación
42
Elemento de conexión
44
Diodo
46
Diodo de protección
48
Condensador divisor
50
Excitador principal
52
Señal de control
54
Tensión
56
Evolución de la tensión
58
Evolución de la corriente
60
Eficiencia
62
Eficiencia

Claims (11)



  1. REIVINDICACIONES
    1. Componente de conexión, en particular, componente de conexión de aparato doméstico, que presenta una conexión en serie de al menos dos transistores de efecto de campo (30, 30’, 30’’), y al menos un circuito de excitación (40, 40’, 40’’) que está asociado a uno de los al menos dos transistores de efecto de campo (30, 30’, 5 30’’), caracterizado porque el circuito de excitación (40, 40’, 40’’) presenta al menos un elemento de conexión (42) que, en al menos un estado de funcionamiento, cortocircuita dos contactos de control (32, 34, 32’, 34’, 32’’, 34’’) del transistor de efecto de campo (30, 30’, 30’’).
  2. 2. Componente de conexión según la reivindicación 1, caracterizado porque los al menos dos transistores de 10 efecto de campo (30, 30’, 30’’) están configurados como MOSFETs.
  3. 3. Componente de conexión según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque el circuito de excitación (40, 40’, 40’’) presenta al menos un diodo Zener (44), que está dispuesto entre los contactos de control del elemento de conexión (42). 15
  4. 4. Componente de conexión según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque el circuito de excitación (40, 40’, 40’’) presenta al menos un diodo de protección (46) que reduce un descenso de la tensión a través del transistor de efecto de campo (30, 30’, 30’’) asociado en un estado de desconexión de al menos uno de los transistores de efecto de campo (30, 30’, 30’’). 20
  5. 5. Componente de conexión según la reivindicación 3 y la reivindicación 4, caracterizado porque el diodo de protección (46) y el diodo Zener (44) están conectados en serie.
  6. 6. Componente de conexión según, al menos, la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito de excitación 25 (40, 40’, 40’’) presenta al menos un condensador divisor (48) que está dispuesto en paralelo al diodo de protección (46).
  7. 7. Componente de conexión según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado por, al menos, un excitador principal (50) que, en al menos un estado de funcionamiento, suministra al menos una 30 señal eléctrica, al menos, al circuito de excitación (40, 40’, 40’’).
  8. 8. Componente de conexión según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque los elementos del circuito de excitación (40, 40’, 40’’) y los transistores de efecto de campo (30, 30’, 30’’) están realizados como componentes separados. 35
  9. 9. Dispositivo de aparato doméstico, en particular, dispositivo de campo de cocción, con al menos un componente de conexión (20, 20’) según una de las reivindicaciones 1 a 8.
  10. 10. Dispositivo de aparato doméstico según la reivindicación 9, caracterizado porque el componente de conexión 40 (20, 20’) es parte constituyente de un circuito de calentamiento por inducción.
  11. 11. Aparato doméstico, en particular, campo de cocción, con al menos un dispositivo de aparato doméstico (12) según una de las reivindicaciones 9 y 10.
    45
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015061370A1 (en) 2013-10-21 2015-04-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Adapter for power tool devices
KR20150087750A (ko) * 2014-01-22 2015-07-30 삼성전기주식회사 서지 저감을 위한 스너버 커패시터를 내장하는 지능형 전력 모듈
FR3039334B1 (fr) * 2015-07-22 2019-07-05 Valeo Systemes Thermiques Procede de securisation du fonctionnement d’un dispositif chauffant
ES2673129B1 (es) * 2016-12-19 2019-03-28 Bsh Electrodomesticos Espana Sa Dispositivo de aparato de cocción por inducción con al menos una unidad de conexión
CN110149110B (zh) * 2018-02-11 2020-08-25 陶顺祝 一种电子开关串联结构的驱动电路

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4487457A (en) * 1982-09-28 1984-12-11 Eaton Corporation Gating circuit for combining series and parallel connected FETs
US4801822A (en) * 1986-08-11 1989-01-31 Matsushita Electric Works, Ltd. Semiconductor switching circuit
FR2659810B1 (fr) * 1990-03-16 1992-06-05 Merlin Gerin Interrupteur statique moyenne tension.
US6337502B1 (en) * 1999-06-18 2002-01-08 Saifun Semicinductors Ltd. Method and circuit for minimizing the charging effect during manufacture of semiconductor devices
JP2002299028A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Toshiba Corp 誘導加熱調理器
US6661276B1 (en) * 2002-07-29 2003-12-09 Lovoltech Inc. MOSFET driver matching circuit for an enhancement mode JFET
US7187227B2 (en) * 2002-08-07 2007-03-06 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Driver circuit
DE102005055832A1 (de) * 2005-11-23 2007-05-24 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Schaltungsanordnung und Verfahren zum Ansteuern eines elektronischen Bauelements mit einem Ausgangssignal eines Mikroprozessors
ES2330496B1 (es) * 2007-10-31 2010-09-08 Bsh Electrodomesticos España, S.A. Dispositivo de coccion.
DE102008042512A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kochfeld und Verfahren zum Betreiben eines Kochfelds
US8076620B2 (en) * 2008-11-07 2011-12-13 Lance P. Johnson Anti-oxidation food preparation device
ES2355453B1 (es) * 2008-12-19 2012-02-23 Bsh Electrodomesticos España, S.A. Campo de cocción con una pluralidad de elementos de calentamiento.

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