ES2821130T3 - Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo - Google Patents

Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo Download PDF

Info

Publication number
ES2821130T3
ES2821130T3 ES14198550T ES14198550T ES2821130T3 ES 2821130 T3 ES2821130 T3 ES 2821130T3 ES 14198550 T ES14198550 T ES 14198550T ES 14198550 T ES14198550 T ES 14198550T ES 2821130 T3 ES2821130 T3 ES 2821130T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
circuit
switching
power
switching element
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14198550T
Other languages
English (en)
Inventor
Jong Hyun Shin
Jaeha Kim
Hyun Soo Park
Jung-Ik Ha
Taewook Kang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
SNU R&DB Foundation
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Seoul National University R&DB Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd, Seoul National University R&DB Foundation filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2821130T3 publication Critical patent/ES2821130T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Una alimentación eléctrica (1) que comprende: un elemento (Q10) de conmutación de potencia; un circuito (11) de control para emitir una señal de control para controlar la apertura o cierre del elemento (Q10) de conmutación de potencia; y un circuito (100) de accionamiento de puerta para abrir o cerrar el elemento (Q10) de conmutación de potencia de acuerdo con la señal de control, en la que el circuito de accionamiento (100) de puerta comprende: un primer circuito (L1) inductivo que comprende un número de devanados y está conectado a una fuente (Vdd) de voltaje de suministro, un segundo circuito (L2) inductivo que comprende un número devanados y está conectado a una etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia, un primer circuito (Q1) de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del primer circuito (L1) inductivo, y un segundo circuito (Q2) de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del segundo circuito (L2) inductivo, en la que el circuito (100) de accionamiento de puerta transfiere energía eléctrica desde la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia a la fuente (Vdd) de voltaje de suministro y transfiere energía desde la fuente (Vdd) de voltaje de suministro a la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia, usando el primer y segundo circuitos (L1 y L2) inductivos, y en la que el circuito (100) de accionamiento de puerta enciende y apaga el primer circuito (Q1) de conmutación y el segundo circuito (Q2) de conmutación alternativamente durante un tiempo de carga (Tcarga) y enciende el segundo circuito (Q2) de conmutación después de encender el primero circuito (Q1) de conmutación, para aumentar un voltaje en la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia.

Description

DESCRIPCIÓN
Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo
La siguiente descripción se refiere a una alimentación eléctrica capaz de lograr una reducción en la pérdida de conmutación, y un accionador de puerta incluido en la misma.
Un dispositivo de conversión de energía incluido en una alimentación eléctrica, por ejemplo, un convertidor de CC-CC o un motor eléctrico, realiza la conversión de energía mientras que enciende/apaga los elementos de conmutación de potencia. Sin embargo, un circuito para controlar tal dispositivo de conversión de energía exhibe una capacidad de accionamiento de corriente débil debido a que el circuito es un circuito de operación lógica. Por el otro lado, los elementos de conmutación de potencia requieren alta energía cuando son encendidos/apagados y, como tales, no pueden recibir directamente una señal de control del circuito de operación lógica, lo cual exhibe una capacidad de accionamiento débil. Con este fin, tal elemento de conmutación de potencia recibe una señal de control del circuito de operación lógica a través de un accionador de puerta el cual es una especie de tapón.
En el caso de un elemento de conmutación de potencia tal como un transistor bipolar de puerta aislada o un transistor de efecto de campo de potencia exhibe una pérdida de conmutación tras la operación de conmutación del mismo debido a que la impedancia de entrada del mismo incluye principalmente un componente de capacitancia.
La pérdida de conmutación de tal elemento de conmutación de potencia depende de la cantidad de carga que va a ser cargada o descargada para el accionamiento del elemento de conmutación de potencia, el voltaje de suministro del accionador de puerta, y la frecuencia de conmutación del elemento de conmutación de potencia.
Mientras tanto, los dispositivos de conversión de energía recientes tienen una tendencia hacia un aumento en la frecuencia de conmutación y, como tales, exhiben una tasa aumentada de pérdida de conmutación en la pérdida total de los mismos. En particular, en el caso de un dispositivo de conversión de energía que exhibe bajo consumo de potencia, la tasa de pérdida de conmutación del mismo es aumentada más.
El documento WO93/12581 divulga un accionador de puerta que usa un transformador de inductancia de fuga.
El documento WO 03/088465 divulga un convertidor de retorno de alta eficiencia.
El documento XP055556957 divulga un accionador MOSFET de potencia sin pérdidas en base a convertidores de CC/CC simples.
El documento US4511815 divulga un circuito de conmutación MOSFET de alta potencia el cual es accionado desde el devanado de salida de un transformador de aislamiento saturable.
El documento EP0534013 divulga un accionador de capacitancia de puerta MOSFET de potencia sin pérdidas que usa un transformador de 3 devanados.
El documento EP0568279 divulga un circuito de accionamiento de puerta resonante MOSFET de potencia que tiene un inductor acoplado entre y en serie con dos transistores de conmutación.
De acuerdo con la presente invención se proporciona una alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1.
Es un aspecto de la presente divulgación proporcionar una alimentación eléctrica capaz de recuperar, tras apagar un elemento de conmutación de potencia, la energía eléctrica suministrada a una etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia tras encender el elemento de conmutación de potencia, y un accionador de puerta incluido en la alimentación eléctrica.
Aspectos adicionales de la divulgación se describirán en parte en la descripción que sigue y, en parte, serán obvios a partir de la descripción.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, una alimentación eléctrica incluye un elemento de conmutación de potencia, un circuito de control para emitir a una señal de control para abrir o cerrar el elemento de conmutación de potencia, y un circuito de accionamiento de puerta para abrir o cerrar el elemento de conmutación de potencia de acuerdo con la señal de control, en la que el circuito de accionamiento de puerta incluye un primer circuito inductivo conectado a una fuente de voltaje de suministro, y un segundo circuito inductivo conectado a una etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia, y transfiere la energía eléctrica almacenada en la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia, usando el primer y segundo circuitos inductivos.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede transferir energía eléctrica desde la fuente de voltaje de suministro a la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia, usando el primer y segundo circuitos inductivos.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede incluir además un primer circuito de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del primer circuito inductivo, y un segundo circuito de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del segundo circuito inductivo.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede ajustar las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo circuitos de conmutación, para ajustar un tiempo de transferencia de energía para la transferencia de energía entre la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia y la fuente de voltaje de suministro.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede encender el segundo circuito de conmutación después de encender el primer circuito de conmutación, para aumentar un voltaje en la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede aumentar una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede disminuir una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede encender el primer circuito de conmutación después de encender el segundo circuito de conmutación, para disminuir un voltaje en la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede aumentar una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede disminuir una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de accionamiento de puerta puede incluir además un generador de señales de conmutación para generar una primera señal de conmutación para la apertura o cierre del primer circuito de conmutación y una segunda señal de conmutación para la apertura o cierre del segundo circuito de conmutación de acuerdo con la señal de control.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede emitir una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación después de emitir una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación, tras recibir una señal de ENCENDIDO para el elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede reducir una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede emitir una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación después de emitir una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación, tras recibir una señal de APAGADO para el elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede aumentar una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, un accionador de puerta para abrir o cerrar un elemento de conmutación de potencia incluye un primer circuito inductivo conectado a una fuente de voltaje de suministro, un segundo circuito inductivo conectado a una etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia, un circuito de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del primer y segundo circuitos inductivos, y un generador de señales de conmutación para controlar el circuito de conmutación, para la transferencia de energía eléctrica almacenada en la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia a la fuente de voltaje de suministro usando el primer y segundo circuitos inductivos.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede controlar el circuito de conmutación, para la transferencia de energía eléctrica desde la fuente de voltaje de suministro a la etapa de entrada del circuito de conmutación de potencia usando el primer y segundo circuitos inductivos.
En una realización de la presente divulgación, el circuito de conmutación puede incluir un primer circuito de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del primer circuito inductivo, y un segundo circuito de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del segundo circuito inductivo. En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede ajustar las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo circuitos de conmutación, para ajustar un tiempo de transferencia de energía para la transferencia de energía entre la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia y la fuente de voltaje de suministro.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede emitir una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación después de emitir una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación, tras recibir una señal de ENCENDIDO para el elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede reducir una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede emitir una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación después de emitir una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación, tras recibir una señal de APAGADO para el elemento de conmutación de potencia.
En una realización de la presente divulgación, el generador de señales de conmutación puede aumentar una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
Estos y/u otros aspectos de la divulgación serán evidentes y se apreciarán más fácilmente a partir de la siguiente descripción de las realizaciones, tomadas en conjunto con los dibujos adjuntos de los cuales:
La figura 1 ilustra una alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación y un dispositivo de carga;
La figura 2 ilustra una configuración de la alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La figura 3 ilustra un ejemplo del convertidor de CC-CC incluido en la alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La figura 4 ilustra un circuito de accionamiento de puerta convencional;
La figura 5 ilustra un circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La figura 6 ilustra un ejemplo de un transformador incluido en el circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización de la figura 5;
La figura 7 ilustra una señal de control, una primera señal de conmutación, y una segunda señal de conmutación del circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
Las figuras 8, 9, y 10 ilustran un ejemplo en el cual el circuito de accionamiento de puerta enciende el elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
La figura 11 ilustra la operación del circuito de accionamiento de puerta para transferir energía eléctrica desde una fuente de voltaje de suministro al elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación;
Las figuras 12, 13, y 14 ilustran un ejemplo en el cual el circuito de accionamiento de puerta apaga el elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación; y
La figura 15 ilustra la operación del circuito de accionamiento de puerta para recuperar energía eléctrica del elemento de conmutación de potencia a la fuente de voltaje de suministro de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Ahora se hará referencia en detalle a las realizaciones preferentes de la presente divulgación, ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Por supuesto, se pueden hacer diversas modificaciones y variaciones.
De aquí en adelante, se describirá en detalle una alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación y un accionador de puerta incluido en la alimentación eléctrica con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 ilustra una alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación y un dispositivo de carga. La figura 2 ilustra una configuración de la alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Como se ilustra en la figura 1, un aparato eléctrico incluye en general una alimentación eléctrica 1 para suministrar potencia, y un dispositivo 2 de carga para realizar una operación intrínseca del mismo mediante potencia recibida de la alimentación eléctrica 1.
El dispositivo 2 de carga puede ser un motor, un inversor para accionar un motor, un panel de visualización, un altavoz, un micrófono, una almohadilla táctil, un dispositivo semiconductor, o similar, el cual realiza una operación intrínseca del mismo mediante potencia suministrada al mismo.
Cuando el aparato eléctrico utiliza potencia de CA, la alimentación eléctrica 1 puede incluir un convertidor 3 de CA-CC para convertir potencia de CA en potencia de CC, y un convertidor 10 de CC-CC para convertir un voltaje de la potencia de CC convertida, como se ilustra en la figura 2. Por supuesto, cuando el aparato eléctrico utiliza potencia de CC, la alimentación eléctrica 1 puede prescindir del convertidor 3 de CA-CC.
El convertidor 3 de CA-CC puede incluir un circuito rectificador (no se muestra) para rectificar el voltaje de CA y corriente de CA, y un circuito de suavización (no se muestra) para eliminar un componente de ondulación de la potencia rectificada. El circuito rectificador incluye un puente de diodos para forzar a que la corriente fluya en una dirección. El circuito de suavización incluye un condensador para almacenar energía eléctrica y emitir un voltaje constante.
El convertidor 10 de CC-CC incluye un elemento Q10 de conmutación de potencia. El convertidor 10 de CC-CC convierte una entrada de voltaje de CC al mismo de acuerdo con la relación de la duración de ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia con el tiempo de conmutación total (de aquí en adelante, denominada como una "relación de trabajo"), y emite el voltaje de CC convertido.
Los tipos típicos de tal convertidor de CC-CC incluyen un convertidor reductor, un convertidor elevador, un convertidor reductor-elevador, un convertidor directo, y un convertidor de retorno, por ejemplo.
La figura 3 ilustra un ejemplo del convertidor de CC-CC incluido en la alimentación eléctrica de acuerdo con una realización de la presente divulgación. En detalle, la figura 3 ilustra un convertidor elevador.
Con referencia a la figura 3, el convertidor 10 de CC-CC incluye un elemento Q10 de conmutación de potencia para controlar la corriente, un elemento L10 inductivo de potencia para almacenar la energía magnética generada por la corriente, un elemento C10 capacitivo de potencia para almacenar energía eléctrica generada por la corriente, un elemento D10 rectificador de potencia para limitar una dirección de flujo de corriente, un circuito 11 de control para encender o apagar el elemento Q10 de conmutación de potencia, y un circuito 12 o 100 de accionamiento de puerta para accionar el elemento Q10 de conmutación de potencia.
El convertidor 10 de CC-CC almacena energía en el elemento L10 inductivo de potencia o elemento C10 capacitivo de potencia de acuerdo con un estado ENCENDIDO o APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia, y suministra potencia de CC convertida en voltaje al dispositivo 2 de carga. Se describirá brevemente la operación del convertidor elevador ilustrada en la figura 3 como un ejemplo del convertidor 10 de CC-CC.
El circuito 11 de control detecta una magnitud de un voltaje suministrado al dispositivo 2 de carga (figura 1), y emite una señal de control para encender/apagar el elemento Q10 de conmutación de potencia de acuerdo con la magnitud de voltaje detectada. El circuito 12 o 100 de accionamiento de puerta enciende o apaga el elemento Q10 de conmutación de potencia de acuerdo con la señal de control del circuito 11 de control.
Cuando el elemento Q10 de conmutación de potencia está en un estado ENCENDIDO, la entrada de corriente desde el convertidor 3 de CA-CC (figura 2) o una alimentación eléctrica de CC externa pasa a través del elemento L10 inductivo de potencia y elemento Q10 de conmutación de potencia. Por consiguiente, el elemento L10 inductivo de potencia almacena energía magnética generada a través del flujo de corriente. El elemento C10 capacitivo de potencia suministra potencia de CC al dispositivo 2 de carga (figura 1), usando energía eléctrica almacenada en el elemento C10 capacitivo de potencia. El elemento D10 rectificador de potencia evita que la salida de corriente del elemento C10 capacitivo de potencia fluya hacia el elemento Q10 de conmutación de potencia.
Cuando el elemento Q10 de conmutación de potencia está en un estado APAGADO, la corriente generada por la energía magnética almacenada en el elemento L10 inductivo de potencia es suministrada al elemento C10 capacitivo de potencia y al dispositivo 2 de carga (figura 1). En este caso, el elemento C10 capacitivo de potencia almacena energía eléctrica generada por la entrada de corriente al mismo desde el elemento L10 inductivo de potencia.
Cuando las operaciones de ENCENDIDO/APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia son llevadas a cabo rápidamente, se determina un voltaje de salida de acuerdo con la relación de la duración de ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia con el tiempo de conmutación total, a saber, la relación de trabajo del elemento Q10 de conmutación de potencia.
Aunque la figura 3 ilustra el convertidor elevador como el convertidor 10 de CC-CC, el convertidor elevador es solo un ejemplo del convertidor 10 de CC-CC. Cualquier convertidor de CC-CC puede ser empleado, en tanto que el convertidor de CC-CC incluya el elemento Q10 de conmutación de potencia. Como se describió anteriormente, un convertidor reductor, un convertidor elevador, un convertidor reductor-elevador, un convertidor directo, o un convertidor de retorno, por ejemplo, pueden ser empleados como el convertidor de CC-CC.
Cuando la potencia de CA externa es potencia de CA220V/110V para uso doméstico, el voltaje de la salida de potencia de CC del convertidor 3 de CA-CC (figura 2) puede ser 310V/155v .
Es decir, el voltaje de entrada del convertidor 10 de CC-CC, a saber, un voltaje de entrada Ventrada, es 310V/155V. Como resultado, el elemento Q10 de conmutación de potencia debería soportar un alto voltaje de 310V/155V en un estado APAGADO del mismo. En un estado ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia, debe fluir una gran corriente de varias o varias decenas de amperios (A) a través del elemento Q10 de conmutación de potencia con el fin de almacenar una gran cantidad de energía magnética en el elemento L10 inductivo de potencia.
Como el elemento Q10 de conmutación de potencia, el cual es un elemento de conmutación de alto voltaje de gran corriente, como se describió anteriormente, típicamente hay un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un transistor de efecto de campo (FET), o similar.
Cuando se emplea un IGBT o un FET, un condensador de puerta está presente en la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia. El elemento Q10 de conmutación de potencia es encendido cuando el condensador de puerta está en un estado de carga. El elemento Q10 de conmutación de potencia es apagado cuando el condensador de puerta está en un estado de descarga.
Con el fin de cortocircuitar o abrir un alto voltaje de 310V/155V, en general se ingresa un voltaje de 10 a 20V a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia (un terminal de puerta en el caso de un IGBT o un FET). Es decir, se requiere una diferencia de 10 a 20V entre el voltaje de entrada en el estado ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia y el voltaje de entrada en el estado APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia, con el fin de distinguir los estados ENCENDIDO y APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia entre sí.
Por el otro lado, un circuito lógico general, por ejemplo, un circuito lógico de transistor-transistor (TTL) o un circuito semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS), usa un voltaje de 5 a 3,3V o menos. El circuito 11 de control ilustrado en la figura 3 es un ejemplo de tal circuito lógico, y usa un voltaje de 5 a 3,3V.
Como se describió anteriormente, se requiere un voltaje de 10 a 20V para encender o apagar el elemento Q10 de conmutación de potencia empleado en el convertidor 10 de CC-CC, mientras que el circuito 11 de control para generar una señal de control para el encendido/apagado del elemento Q10 de conmutación de potencia emite una señal de 3,3 a 5V. Con este fin, el circuito 12 o 100 de accionamiento de puerta se proporciona para intervenir entre el circuito 11 de control y el elemento Q10 de conmutación de potencia.
En otras palabras, el circuito 12 o 100 de accionamiento de puerta recibe la salida de señal de control desde el circuito 11 de control, y enciende o apaga el elemento Q10 de conmutación de potencia de acuerdo con la señal de control recibida. Por ejemplo, el circuito 12 o 100 de accionamiento de puerta puede recibir una señal de control de 5V desde el circuito 11 de control, y puede emitir una señal de accionamiento de 15V al elemento Q10 de conmutación de potencia.
La figura 4 ilustra un circuito de accionamiento de puerta convencional.
Con referencia a la figura 4, el circuito de accionamiento de puerta convencional, el cual se designa mediante el número de referencia "12", emplea el circuito 11 de control, y una fuente Vdd2 de voltaje de suministro separada. Por ejemplo, cuando el circuito 11 de control usa una fuente Vddi de voltaje de suministro, el circuito 12 de accionamiento convencional usa una fuente Vdd2 de voltaje de suministro de 15V.
Además, el circuito 12 de accionamiento de puerta convencional incluye un primer conmutador Q12a conectado a la fuente Vdd2 de voltaje de suministro de 15V, y un segundo conmutador Q12b conectado a tierra. Un nodo entre el primer conmutador Q12a y el segundo conmutador Q12b está conectado al elemento Q10 de conmutación de potencia.
El circuito 12 de accionamiento convencional opera como sigue. Cuando el elemento Q10 de conmutación de potencia se enciende, el primer conmutador Q12a es encendido y, como tal, el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia es cargado mediante la fuente Vdd2 de voltaje de suministro de 15V. Por el otro lado, cuando el elemento Q10 de conmutación de potencia se apaga, el segundo conmutador Q12b es encendido y, como tal, el condensador de puerta Cg es descargado.
En el circuito 12 de accionamiento de puerta convencional, la energía eléctrica cargada en el condensador de puerta Cg en el estado ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia es descargada a tierra en el estado APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia.
En otras palabras, se genera la pérdida de energía provocada por la operación de conmutación del elemento Q10 de conmutación de potencia. Tal pérdida de energía se denomina "pérdida de conmutación". Tal pérdida de conmutación depende del voltaje para accionar el elemento Q10 de conmutación de potencia, la capacitancia del condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia, y la frecuencia de conmutación del elemento Q10 de conmutación de potencia.
De aquí en adelante, se describirá una configuración del circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 5 ilustra un circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 6 ilustra un ejemplo de un transformador incluido en el circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización de la figura 5.
Con referencia a las figuras 5 y 6, el circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización ilustrada, el cual se designa mediante el número de referencia "100", incluye un transformador 120, un circuito 130 de conmutación, y un circuito 110 de generación de señales de conmutación.
En particular, como se ilustra en la figura 5, el circuito 100 de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización ilustrada puede usar la misma fuente Vdd de voltaje de suministro que el circuito 11 de control. Por ejemplo, cuando el circuito 11 de control usa una fuente de voltaje de suministro de 5V, el circuito 100 de accionamiento de puerta también puede usar una fuente de voltaje de suministro de 5V.
El transformador 120 incluye un primer circuito L1 inductivo conectado a la fuente Vdd de voltaje de suministro, y un segundo circuito L2 inductivo conectado a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia (un terminal de puerta en el caso de un IGBT o un FET).
Se proporciona un núcleo 121 magnético entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo, para la transferencia de energía magnética entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo. Es generada inductancia mutua entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo en virtud del núcleo 121 magnético. Es decir, el primer circuito L1 inductivo y segundo circuito L2 inductivo pueden transferir energía magnética entre ellos mediante el núcleo 121 magnético.
Por ejemplo, cuando la primera corriente i1 fluye a través del primer circuito L1 inductivo, la energía magnética puede ser almacenada en el núcleo 121 magnético mediante la primera corriente i1 que fluye a través del primer circuito L1 inductivo. Mediante la energía magnética almacenada en el núcleo 121 magnético, la segunda corriente i2 puede ser generada en el segundo circuito L2 inductivo. Por el otro lado, cuando la segunda corriente i2 fluye a través del segundo circuito L2 inductivo, la energía magnética puede ser almacenada en el núcleo 121 magnético mediante la segunda corriente i2 que fluye a través del segundo circuito L2 inductivo. Mediante la energía magnética almacenada en el núcleo 121 magnético, la primera corriente i1 puede ser generada en el primer circuito L1 inductivo.
El número de vueltas del primer circuito L1 inductivo (el número de devanados) y el número de vueltas del segundo circuito L2 inductivo dependen de la relación entre un voltaje de entrada y un voltaje de salida. En otras palabras, la relación entre el número de vueltas del primer circuito L1 inductivo (el número de devanados) y el número de vueltas del segundo circuito L2 inductivo está determinada por la relación entre el voltaje de la fuente Vdd de voltaje de suministro y el voltaje de puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia, a saber, un voltaje de puerta Vg.
La figura 6 ilustra un núcleo magnético rectangular que tiene un vacío. Por supuesto, el núcleo magnético ilustrado es solo un ejemplo del núcleo 121 magnético y, como tal, pueden ser empleados núcleos magnéticos de otros tipos.
El circuito 130 de conmutación incluye un primer circuito Q1 de conmutación y un segundo circuito Q2 de conmutación, los cuales están dispuestos en paralelo. El primer circuito Q1 de conmutación tiene un extremo conectado al primer circuito L1 inductivo del transformador 120, y el otro extremo conectado a tierra. El segundo circuito Q2 de conmutación tiene un extremo conectado al segundo circuito L2 inductivo, y el otro extremo conectado a tierra.
El primer circuito L1 inductivo y el primer circuito Q1 de conmutación están conectados en serie entre la fuente Vdd de voltaje de suministro y tierra. El segundo circuito L2 inductivo y el segundo circuito Q2 de conmutación están conectados en serie entre la puerta del circuito Q10 de conmutación de potencia y tierra.
Aunque la figura 5 ilustra el circuito 100 de accionamiento de puerta con una disposición de la fuente Vdd de voltaje de suministro, el primer y segundo circuitos L1 y L2 inductivos, el primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación, y tierra dispuestos en este orden, realizaciones de la presente divulgación no se limitan a tal disposición. Por ejemplo, el circuito 100 de accionamiento de puerta puede tener una disposición de la fuente Vdd de voltaje de suministro, el primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación, el primer y segundo circuitos L1 y L2 inductivos, y tierra dispuestos en este orden.
El circuito 110 de generación de señales de conmutación recibe una señal Vpwm de control del circuito 11 de control, y emite una primera señal Vq1 de conmutación y una segunda señal Vq2 de conmutación para encender/apagar el primer circuito Q1 de conmutación y segundo circuito Q2 de conmutación incluidos en el circuito 130 de conmutación, respectivamente.
Aquí, la señal Vpwm de control es una señal para encender/apagar el elemento Q10 de conmutación de potencia con el fin de controlar el voltaje de salida del convertidor 10 de CC-CC (figura 3). La primera y segunda señales Vq1 y Vq2 de conmutación son señales para encender/apagar el primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación, respectivamente, con el fin de cargar o descargar el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
De aquí en adelante, se describirán en detalle la señal Vpwm de control, primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación.
La figura 7 ilustra una señal de control, una primera señal de conmutación, y una segunda señal de conmutación del circuito de accionamiento de puerta de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Con referencia a la figura 7, el circuito 110 de generación de señales de conmutación emite la primera señal Vq1 de conmutación para encender/apagar el primer circuito Q1 de conmutación y la segunda señal Vq2 de conmutación para encender/apagar el segundo circuito Q2 de conmutación cuando se cambia la salida de señal Vpwm de control del circuito 11 de control de un nivel "APAGADO (BAJO)" a un nivel "ENCENDIDO (ALTO)" o del nivel "ALTO" al nivel "BAJO".
Cuando se cambia la señal Vpwm de control de "BAJA" a "ALTA", la primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación tienen repetidamente niveles "ALTO" y "BAJO" durante un tiempo de carga Tcarga.
En particular, cuando la primera señal Vq1 de conmutación es cambiada primero a "ALTA", la segunda señal Vq2 de conmutación es cambiada subsecuentemente a "ALTA" en respuesta al cambio de nivel de la primera señal Vq1 de conmutación. Es decir, la segunda señal Vq2 de conmutación es cambiada a "ALTA" cuando la primera señal Vq1 de conmutación es cambiada a "BAJA". Por consiguiente, la primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación no son encendidas simultáneamente. Es decir, cuando el primer circuito Q1 de conmutación es apagado después de ser encendido, el segundo circuito Q2 de conmutación es encendido.
Para el tiempo de carga Tcarga, se aumenta la relación de la duración de nivel "ALTO" de la primera señal Vq1 de conmutación con el tiempo de conmutación, a saber, la relación de trabajo de la primera señal Vqi de conmutación. Con el fin de aumentar la relación de trabajo de la primera señal Vqi de conmutación, el circuito 110 de generación de señales de conmutación puede reducir la duración de nivel "BAJO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de APAGADO del primer circuito de conmutación) mientras que se mantiene la duración de nivel “ALTO” de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación).
Por supuesto, el circuito 110 de generación de señales de conmutación no está limitado a la condición descrita anteriormente. El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede reducir la duración de nivel "BAJO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de APAGADO del primer circuito de conmutación) mientras que aumenta la duración de nivel "ALTO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación).
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, la relación del voltaje de salida del circuito 100 de accionamiento de puerta (el voltaje de puerta del elemento de conmutación de potencia) con el voltaje de entrada (voltaje de la fuente de voltaje de suministro) del circuito 100 de accionamiento de puerta se determina de acuerdo con la relación de número de vueltas entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo y la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación.
En otras palabras, cuando la relación de número de vueltas entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo es constante, puede ser posible elevar el voltaje de salida del circuito 100 de accionamiento de puerta aumentando la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación. En particular, puede ser posible emitir un voltaje más alto que el de la fuente Vdd de voltaje de suministro a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia a través de un aumento en la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación.
Durante el tiempo de carga Tcarga, la segunda señal Vq2 de conmutación tiene un nivel opuesto al de la primera señal Vq1 de conmutación. En otras palabras, cuando la primera señal Vq1 de conmutación es "ALTA", la segunda señal Vq2 de conmutación es "BAJA". Cuando la primera señal Vq1 de conmutación es "BAJA", la segunda señal Vq2 de conmutación es "ALTA".
Como resultado, el primer circuito Q1 de conmutación y segundo circuito Q2 de conmutación son encendidos y apagados alternativamente. Por supuesto, la primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación no siempre son opuestas entre sí. Puede haber un tiempo muerto en el cual tanto la primera señal Vq1 de conmutación como la segunda señal Vq2 de conmutación sean "BAJA".
Para el tiempo de carga Tcarga, se disminuye la relación de la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación con el tiempo de conmutación, a saber, la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación. Con el fin de disminuir la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación, el circuito 110 de generación de señales de conmutación puede reducir la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación) sin variar la duración de nivel "BAJO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de APAGADO del segundo circuito de conmutación).
Por supuesto, el circuito 110 de generación de señales de conmutación no está limitado a la condición descrita anteriormente. El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede reducir la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación) mientras que aumenta la duración de nivel "BAJO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de APAGADO del segundo circuito de conmutación).
Durante el tiempo en el cual la segunda señal Vq2 de conmutación es "ALTA", la corriente es generada en el segundo circuito L2 inductivo mediante energía magnética almacenada en el núcleo 121 magnético. A medida que la corriente fluye a través del segundo circuito L2 inductivo, es suministrada energía eléctrica al condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia y, como tal, eleva el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
Cuando se mantiene la señal Vpwm de control en un nivel "ALTO" después del tiempo de carga Tcarga, tanto la primera señal Vq1 de conmutación como la segunda señal Vq2 de conmutación son mantenidas en un nivel "BAJO". Es decir, tanto el primer circuito Q1 de conmutación como el segundo circuito Q2 de conmutación son mantenidos en un nivel "BAJO".
Cuando se cambia la salida de señal Vpwm de control del circuito 11 de control de "ALTA" a "BAJA", la primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación tienen repetidamente niveles "BAJO" y "ALTO" durante un tiempo de descarga Tdescarga.
En particular, en una operación de descarga, al contrario de la operación de carga, la segunda señal Vq2 de conmutación es cambiada primero a "ALTA", y la primera señal Vq1 de conmutación es cambiada subsecuentemente a "ALTA" en respuesta al cambio de nivel de la segunda señal Vq2 de conmutación. Es decir, el segundo circuito Q2 de conmutación es encendido primero, y el primer circuito Q1 de conmutación es encendido subsecuentemente.
Para el tiempo de descarga Tdescarga, se aumenta la relación de la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación con el tiempo de conmutación, a saber, la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación.
Con el fin de aumentar la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación, el circuito 110 de generación de señales de conmutación puede aumentar la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación) sin variar la duración de nivel “BAJO” de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de APAGADO del segundo circuito de conmutación).
Por supuesto, el circuito 110 de generación de señales de conmutación no está limitado a la condición descrita anteriormente. El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede reducir la duración de nivel "BAJO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de APAGADO del segundo circuito de conmutación) mientras que aumenta la duración de nivel "ALTO" de la segunda señal Vq2 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación).
Durante el tiempo de descarga Tdescarga, la primera señal Vq1 de conmutación tiene un nivel opuesto al de la segunda señal Vq2 de conmutación. Como resultado, el primer circuito Q1 de conmutación y el segundo circuito Q2 de conmutación son encendidos y apagados alternativamente durante el tiempo de descarga Tdescarga. Por supuesto, la primera señal Vq1 de conmutación y segunda señal Vq2 de conmutación no siempre son opuestas entre sí. Puede haber un tiempo muerto en el cual tanto la primera señal Vq1 de conmutación como la segunda señal Vq2 de conmutación sean "BAJA".
Para el tiempo de descarga Tdescarga, se disminuye la relación de la duración de nivel "ALTO" de la primera señal Vq1 de conmutación con el tiempo de conmutación, a saber, la relación de trabajo de la primera señal Vqi de conmutación.
Con el fin de disminuir la relación de trabajo de la primera señal Vqi de conmutación, el circuito 110 de generación de señales de conmutación puede aumentar la duración de nivel "BAJO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de APAGADO del primer circuito de conmutación) sin variar la duración de nivel "ALTO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación).
Por supuesto, el circuito 110 de generación de señales de conmutación no está limitado a la condición descrita anteriormente. El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede aumentar la duración de nivel "BAJO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de APAGADO del primer circuito de conmutación) mientras que reduce la duración de nivel "ALTO" de la primera señal Vq1 de conmutación (la duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación).
Cuando se mantiene la señal Vpwm de control en un nivel "BAJO" después del tiempo de descarga Tdescarga, tanto la primera señal Vq1 de conmutación es mantenida en un nivel "BAJO", como la segunda señal Vq2 de conmutación es mantenida en un nivel "ALTO". Es decir, el segundo circuito Q2 de conmutación es encendido y, como tal, la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia está conectada a tierra.
De aquí en adelante, se describirá en detalle la operación del circuito 100 de accionamiento de puerta para encender o apagar el elemento Q10 de conmutación de potencia.
Las figuras 8 a 10 ilustran un ejemplo en el cual el circuito de accionamiento de puerta enciende el elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 11 ilustra la operación del circuito de accionamiento de puerta para transferir energía eléctrica desde la fuente de voltaje de suministro al elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Cuando se cambia la primera señal Vq1 de conmutación a "ALTA", y la segunda señal Vq2 de conmutación se cambia a "BAJA", como se ilustra en la figura 8(b), el primer circuito Q1 de conmutación es encendido, y el segundo circuito Q2 de conmutación es apagado, como se ilustra en la figura 8(a).
Cuando se enciende el primer circuito Q1 de conmutación, se genera la primera corriente i1 que fluye desde la fuente Vdd de voltaje de suministro hacia tierra después de pasar a través del primer circuito L1 inductivo, como se ilustra en la figura 8(a). En este caso, la primera corriente i1 aumenta lentamente sin ser aumentada abruptamente, debido a la inductancia del primer circuito L1 inductivo, como se ilustra en la figura 8(b).
Mediante la primera corriente i1 que aumenta lentamente, la energía magnética es almacenada en el primer circuito L1 inductivo. La energía magnética almacenada en el primer circuito L1 inductivo también es suministrada al segundo circuito L2 inductivo, debido a la inductancia mutua entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo.
Cuando transcurre una primera duración de ENCENDIDO T1, en la cual el primer circuito Q1 de conmutación es encendido, la primera señal Vq1 de conmutación es cambiada a "BAJA", y la segunda señal Vq2 de conmutación es cambiada a "ALTA", como se ilustra en la figura 9(b). Como resultado, el primer circuito Q1 de conmutación es apagado, y el segundo circuito Q2 de conmutación es encendido, como se ilustra en la figura 9(a).
Cuando se enciende el segundo circuito Q2 de conmutación, la segunda corriente i2 es generada en el segundo circuito L2 inductivo mediante energía magnética almacenada en el segundo circuito L2 inductivo. En este caso, la segunda corriente i2 es inversa a la primera corriente i1 en dirección, debido a las diferentes direcciones de devanado del primer circuito L1 inductivo y segundo circuito L2 inductivo. Es decir, la segunda corriente i2 fluye desde tierra hacia el elemento Q10 de conmutación de potencia.
Durante el tiempo en el cual es suministrada la segunda corriente i2 a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia, es cargado el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia. A medida que el condensador de puerta Cg es cargado, eleva el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
De acuerdo con un aumento del voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia, es aplicado un voltaje inverso a la segunda corriente i2 en dirección a través del segundo circuito L2 inductivo. Es decir, la segunda corriente i2 fluye desde tierra hacia la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia, mientras que el potencial del segundo circuito L2 inductivo es mayor en el lado del elemento Q10 de conmutación de potencia que en el lado de tierra.
Como resultado, la segunda corriente i2 es reducida gradualmente, como se ilustra en la figura 9(b). El segundo circuito Q2 de conmutación es apagado antes de que la segunda corriente i2 se vuelva cero. Es decir, el tiempo en el cual es encendido el segundo circuito Q2 de conmutación, a saber, una segunda duración de ENCENDIDO T2, continúa hasta que la segunda corriente i2 se vuelve cero.
Después de esto, el primer circuito Q1 de conmutación y segundo circuito Q2 de conmutación son encendidos y apagados repetidamente. De acuerdo con el encendido/apagado repetido del primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación, el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia aumenta gradualmente, como se ilustra en la figura 10.
Además, con referencia a la figura 10, la segunda duración de ENCENDIDO T2, a saber, el tiempo en el cual es encendido el segundo circuito Q2 de conmutación, es reducida de acuerdo con un aumento del voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
Como se describió anteriormente, un voltaje que interfiere con la segunda corriente i2 es aplicado al segundo circuito L2 inductivo por el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia y, como tal, es reducida la segunda corriente i2. Además, cuando aumenta el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia, es aumentado el voltaje inverso a la segunda corriente i2 en dirección y, como tal, la segunda corriente i2 es reducida más rápidamente. Como resultado, el circuito 110 de generación de señales de conmutación reduce la duración de ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación, a saber, la segunda duración de ENCENDIDO T2.
Por consiguiente, la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación es disminuida, y la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación es aumentada.
En resumen, como se ilustra en la figura 11, la energía eléctrica de la fuente Vdd de voltaje de suministro es suministrada a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia a través del transformador 120 de acuerdo con la operación de conmutación del circuito 130 de conmutación, encendiendo de esa manera el elemento Q10 de conmutación de potencia.
En otras palabras, en el circuito 100 de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización ilustrada de la presente divulgación, la primera corriente ii es suministrada desde la fuente Vdd de voltaje de suministro al primer circuito L1 inductivo con el fin de almacenar energía magnética en el primer circuito L1 inductivo y segundo circuito L2 inductivo, y la segunda corriente i2 es suministrada a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia, usando la energía magnética almacenada en el segundo circuito L2 inductivo y, como tal, el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia es elevado por la segunda corriente i2.
A través de los procedimientos descritos anteriormente, el circuito 100 de accionamiento de puerta puede encender el elemento Q10 de conmutación de potencia, como se ilustra en la figura 11.
Además, puede ser suministrado un voltaje más alto que el voltaje suministrado desde la fuente Vdd de voltaje de suministro a la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia de acuerdo con la relación de número de vueltas entre el primer circuito L1 inductivo y el segundo circuito L2 inductivo y la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación.
Adicionalmente, el circuito 100 de accionamiento de puerta de acuerdo con la realización ilustrada de la presente divulgación puede ajustar la duración de ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia, a saber, el tiempo de carga.
Por ejemplo, el tiempo de carga puede ser ajustado a través del ajuste de las duraciones de ENCENDIDO/APAGADO del primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación.
En detalle, la energía suministrada desde la fuente Vdd de voltaje de suministro al primer circuito L1 inductivo depende de la duración de ENCENDIDO del primer circuito Q1 de conmutación. Es decir, cuando aumenta la duración de ENCENDIDO del primer circuito Q1 de conmutación, es aumentada la cantidad de corriente suministrada al primer circuito Q1 inductivo y, como tal, también es aumentada la cantidad de energía magnética almacenada en el núcleo 121 magnético. Como resultado, también es aumentada la cantidad de corriente suministrada al condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia en un estado ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación.
Mientras tanto, la energía suministrada desde el segundo circuito L2 inductivo al condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia depende de la duración de ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación. Es decir, cuando aumenta la duración de ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación, es aumentada la cantidad total de corriente suministrada desde el segundo circuito Q2 inductivo al condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia. Por supuesto, la duración de ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación está limitada al tiempo hasta que es cambiada la dirección de corriente que fluye a través del segundo circuito Q2 inductivo.
Como se describió anteriormente, la energía suministrada desde la fuente Vdd de voltaje de suministro al condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia se varía de acuerdo con las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo elementos Q1 y Q2 de conmutación y, como tal, el tiempo de carga puede ser ajustado a través del ajuste de las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo elementos Q1 y Q2 de conmutación.
En un ejemplo, el tiempo de carga puede ser ajustado a través del ajuste de conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación.
Con referencia a la figura 10, el tiempo de carga depende de la corriente suministrada desde la fuente Vdd de voltaje de suministro al primer circuito L1 inductivo durante un estado ENCENDIDO del primer circuito Q1 de conmutación y corriente suministrada desde el segundo circuito L2 inductivo al condensador de puerta Cg del segundo circuito L2 inductivo durante un estado ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación.
En este caso, cuando la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación aumentan, es aumentada la corriente suministrada al primer circuito L1 inductivo durante la primera duración de ENCENDIDO T1, y es aumentada la corriente suministrada desde el segundo circuito L2 inductivo al condensador de puerta Cg durante la segunda duración de ENCENDIDO T2. En otras palabras, cuando aumentan la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación, es aumentada la tasa de aumento del voltaje del condensador de puerta Cg. Es decir, es reducido el tiempo de carga.
Por el contrario, la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación disminuyen, es aumentado el tiempo de carga.
El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede tener un tiempo muerto en el cual tanto el primer circuito Q1 de conmutación como el segundo circuito Q2 de conmutación son apagados, manteniendo tanto la primera señal Vq1 de conmutación como la segunda señal Vq2 de conmutación a un nivel "BAJO" durante un tiempo predeterminado después de la primera duración de ENCENDIDO T1 en la cual es encendido el primer circuito Q1 de conmutación y la segunda duración de ENCENDIDO T2 en la cual es encendido el segundo circuito Q2 de conmutación.
El circuito 100 de accionamiento de puerta no transfiere energía desde la fuente Vdd de voltaje de suministro al condensador de puerta Cg durante el tiempo muerto y, como tal, el tiempo de carga es aumentado cuando aumenta el tiempo muerto.
Las figuras 12 a 14 ilustran un ejemplo en el cual el circuito de accionamiento de puerta apaga el elemento de conmutación de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La figura 15 ilustra la operación del circuito de accionamiento de puerta para recuperar energía eléctrica del elemento de conmutación de potencia a la fuente de voltaje de suministro de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Cuando se cambia la segunda señal Vq2 de conmutación a "ALTA", y la primera señal Vq1 de conmutación se cambia a "BAJA", como se ilustra en la figura 12(b), el segundo circuito Q2 de conmutación es encendido, y el primer circuito Q1 de conmutación es apagado, como se ilustra en la figura 12(a).
Cuando se enciende el segundo circuito Q2 de conmutación, se genera la cuarta corriente i4 que fluye desde el elemento Q10 de conmutación de potencia hacia tierra después de pasar a través del segundo circuito L2 inductivo, como se ilustra en la figura 12(a). La cuarta corriente i4 generada en un estado APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia es inversa en dirección a la segunda corriente i2 generada en un estado ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia.
La cuarta corriente i4 aumenta lentamente sin ser aumentada abruptamente, debido a la inductancia del segundo circuito L2 inductivo, como se ilustra en la figura 12(b).
Mediante la cuarta corriente i2 que aumenta lentamente, la energía magnética es almacenada en el segundo circuito L2 inductivo. La energía magnética almacenada en el segundo circuito L2 inductivo también es suministrada al primer circuito L1 inductivo, debido a la inductancia mutua entre el segundo circuito L2 inductivo y el primer circuito L1 inductivo.
Dado que la cuarta corriente i4 es suministrada desde la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia, el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia es descargado. A medida que se descarga el condensador de puerta Cg, cae el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
Cuando transcurre la segunda duración de ENCENDIDO T2, en la cual es encendido el segundo circuito Q2 de conmutación, la segunda señal Vq2 de conmutación es cambiada a "BAJA", y la primera señal Vq1 de conmutación es cambiada a "ALTA", como se ilustra en la figura 13(b). Como resultado, el segundo circuito Q2 de conmutación es apagado, y el primer circuito Q1 de conmutación es encendido, como se ilustra en la figura 13(a).
Cuando se enciende el primer circuito Q1 de conmutación, la tercera corriente i3 es generada en el primer circuito L1 inductivo mediante energía magnética almacenada en el primer circuito L1 inductivo. En este caso, la tercera corriente i3 es inversa a la cuarta corriente i1 en dirección, debido a las diferentes direcciones de devanado del primer circuito L1 inductivo y segundo circuito L2 inductivo. La tercera corriente i3 generada en un estado APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia es inversa en dirección a la primera corriente i1 generada en un estado ENCENDIDO del elemento Q10 de conmutación de potencia. Es decir, la tercera corriente i3 fluye desde tierra hacia la fuente Vdd de voltaje de suministro.
Mediante la fuente Vdd de voltaje de suministro, es aplicado un voltaje que interfiere con la tercera corriente i3 a través del primer circuito L1 inductivo. Como resultado, es reducida la tercera corriente i3, como se ilustra en la figura 13(b). En este caso, el primer circuito Q1 de conmutación es apagado antes de que la tercera corriente i3 se vuelva cero. Es decir, la primera duración de ENCENDIDO T1 en la cual es encendido el primer circuito Q1 de conmutación, continúa hasta que la tercera corriente i3 se vuelve cero. Después de esto, el primer circuito Q1 de conmutación y segundo circuito Q2 de conmutación son encendidos y apagados repetidamente. De acuerdo con el encendido/apagado repetido del primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación, el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia cae gradualmente, como se ilustra en la figura 14.
Además, con referencia a la figura 14, la segunda duración de ENCENDIDO T2, a saber, el tiempo en el cual es encendido el segundo circuito Q2 de conmutación, es aumentada de acuerdo con la disminución del voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia.
Como se describió anteriormente, el suministro de energía magnética al primer circuito L1 inductivo y al segundo circuito L2 inductivo es logrado mediante la cuarta corriente i4, y la cuarta corriente i4 es generada mediante el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia. En este caso, cuando cae el voltaje de puerta Vg del elemento Q10 de conmutación de potencia, es disminuida la tasa de aumento de la cuarta corriente i4 que fluye a través del segundo circuito L2 inductivo.
Como resultado, es disminuida la tasa de transferencia de energía desde la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia al núcleo 121 magnético (figura 6). Con este fin, la segunda duración de ENCENDIDO T2 es aumentada para permitir que la energía constante sea transferida al núcleo 121 magnético (figura 6).
Por esta razón, la relación de trabajo de la segunda señal Vq2 de conmutación es aumentada, y la relación de trabajo de la primera señal Vq1 de conmutación es disminuida.
En resumen, la energía eléctrica almacenada en el elemento Q10 de conmutación de potencia es recuperada a la fuente Vdd de voltaje de suministro a través del transformador 120 de acuerdo con la operación de conmutación del circuito 130 de conmutación, como se ilustra en la figura 14.
En detalle, la cuarta corriente i4 es suministrada desde el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia al segundo circuito L2 inductivo con el fin de almacenar energía magnética en el segundo circuito L2 inductivo y primer circuito L1 inductivo, y la tercera corriente i3 es suministrada a la fuente Vdd de voltaje de suministro, usando la energía magnética almacenada en el primer circuito L1 inductivo y, como tal, la energía eléctrica almacenada en la puerta del elemento Q10 de conmutación de potencia es recuperada de nuevo a la fuente Vdd de voltaje de suministro.
A través de los procedimientos descritos anteriormente, el circuito 100 de accionamiento de puerta apaga el elemento Q10 de conmutación de potencia, y recupera de nuevo la energía eléctrica almacenada en el elemento Q10 de conmutación de potencia a la fuente Vdd de voltaje de suministro, simultáneamente con el apagado del elemento Q10 de conmutación de potencia.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, el circuito 100 accionador de puerta puede ajustar la duración de APAGADO del elemento Q10 de conmutación de potencia, a saber, tiempo de descarga.
Por ejemplo, puede ser posible ajustar el tiempo de descarga ajustando las duraciones de ENCENDIDO/APAGADO del primer y segundo circuitos Q1 y Q2 de conmutación.
En detalle, la energía suministrada desde el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia al segundo circuito L2 inductivo depende de la duración de ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación, mientras que la energía suministrada desde el primer circuito L1 inductivo a la fuente Vdd de voltaje de suministro depende en la duración de ENCENDIDO del primer circuito Q1 de conmutación.
Como se describió anteriormente, la energía suministrada desde el condensador de puerta Cg del elemento Q10 de conmutación de potencia a la fuente Vdd de voltaje de suministro se varía de acuerdo con las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo elementos Q1 y Q2 de conmutación y, como tal, el tiempo de descarga puede ser ajustado a través del ajuste de las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo elementos Q1 y Q2 de conmutación.
En un ejemplo, la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación pueden ser ajustadas, para el ajuste de tiempo de descarga.
Con referencia a la figura 14, el tiempo de descarga depende de la corriente suministrada desde el condensador de puerta Cg del segundo circuito L2 inductivo al segundo circuito L2 inductivo durante un estado ENCENDIDO del segundo circuito Q2 de conmutación, y la corriente suministrada desde el primer circuito L1 inductivo a la fuente Vdd de voltaje de suministro durante un estado ENCENDIDO del primer circuito Q1 de conmutación.
En este caso, cuando la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación aumentan, es aumentada la corriente suministrada desde el condensador de puerta Cg al segundo circuito L2 inductivo durante la segunda duración de ENCENDIDO T2, y es aumentada la corriente suministrada desde el primer circuito L1 inductivo a la fuente Vdd de voltaje de suministro durante la primera duración de ENCENDIDO T1. En otras palabras, cuando la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación aumentan, la tasa de caída, o tasa de disminución, del voltaje del condensador de puerta Cg es aumentada. Es decir, es reducido el tiempo de descarga.
Por el contrario, la conductancia del primer circuito Q1 de conmutación y conductancia del segundo circuito Q2 de conmutación disminuyen, es aumentado el tiempo de descarga.
El circuito 110 de generación de señales de conmutación puede tener un tiempo muerto en el cual tanto el primer circuito Q1 de conmutación como el segundo circuito Q2 de conmutación son apagados, manteniendo tanto la primera señal Vq1 de conmutación como la segunda señal Vq2 de conmutación a un nivel "BAJO" durante un tiempo predeterminado después de que el segundo circuito Q2 de conmutación y primer circuito Q1 de conmutación son encendidos alternativamente.
El circuito 100 de accionamiento de puerta no transfiere energía desde el condensador de puerta Cg a la fuente Vdd de voltaje de suministro durante el tiempo muerto y, como tal, el tiempo de descarga es aumentado cuando aumenta el tiempo muerto.
Como es evidente a partir de la descripción anterior, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, la energía eléctrica suministrada a la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia durante un estado ENCENDIDO del elemento de conmutación de potencia es recuperada de nuevo durante un estado APAGADO del elemento de conmutación de potencia.
Aunque han sido mostradas y descritas unas pocas realizaciones de la presente invención, los expertos en la técnica apreciarán que se pueden hacer cambios en estas realizaciones sin apartarse de los principios de la invención, cuyo ámbito está definido en las reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una alimentación eléctrica (1) que comprende:
un elemento (Q10) de conmutación de potencia;
un circuito (11) de control para emitir una señal de control para controlar la apertura o cierre del elemento (Q10) de conmutación de potencia; y
un circuito (100) de accionamiento de puerta para abrir o cerrar el elemento (Q10) de conmutación de potencia de acuerdo con la señal de control,
en la que el circuito de accionamiento (100) de puerta comprende:
un primer circuito (L1) inductivo que comprende un número de devanados y está conectado a una fuente (Vdd) de voltaje de suministro,
un segundo circuito (L2) inductivo que comprende un número devanados y está conectado a una etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia,
un primer circuito (Q1) de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del primer circuito (L1) inductivo, y
un segundo circuito (Q2) de conmutación para controlar la corriente que fluye a través del segundo circuito (L2) inductivo,
en la que el circuito (100) de accionamiento de puerta transfiere energía eléctrica desde la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia a la fuente (Vdd) de voltaje de suministro y transfiere energía desde la fuente (Vdd) de voltaje de suministro a la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia, usando el primer y segundo circuitos (L1 y l2) inductivos, y
en la que el circuito (100) de accionamiento de puerta enciende y apaga el primer circuito (Q1) de conmutación y el segundo circuito (Q2) de conmutación alternativamente durante un tiempo de carga (Tcarga) y enciende el segundo circuito (Q2) de conmutación después de encender el primero circuito (Q1) de conmutación, para aumentar un voltaje en la etapa de entrada del elemento (Q10) de conmutación de potencia.
2. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el circuito de accionamiento de puerta ajusta las duraciones de ENCENDIDO del primer y segundo circuitos de conmutación, para ajustar un tiempo de transferencia de energía para la transferencia de energía entre la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia y la fuente de voltaje de suministro.
3. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el circuito de accionamiento de puerta aumenta una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
4. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el circuito de accionamiento de puerta disminuye una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
5. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el circuito de accionamiento de puerta enciende el primer circuito de conmutación después de encender el segundo circuito de conmutación, para disminuir un voltaje en la etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
6. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el circuito de accionamiento de puerta aumenta una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del segundo circuito de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
7. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el circuito de accionamiento de puerta disminuye una relación de trabajo de duración de ENCENDIDO del primer circuito de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
8. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el circuito de accionamiento de puerta comprende además un generador (110) de señales de conmutación para generar una primera señal (VQ1) de conmutación para la apertura o cierre del primer circuito de conmutación y una segunda señal (VQ2) de conmutación para la apertura o cierre del segundo circuito de conmutación de acuerdo con la señal de control.
9. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el generador de señales de conmutación emite una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación después de emitir una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación, tras recibir una señal de ENCENDIDO para el elemento de conmutación de potencia.
10. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 9, en la que el generador de señales de conmutación reduce una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con el aumento del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
11. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el generador de señales de conmutación emite una primera señal de conmutación para el encendido del primer circuito de conmutación después de emitir una segunda señal de conmutación para el encendido del segundo circuito de conmutación, tras recibir una señal de APAGADO para el elemento de conmutación de potencia.
12. La alimentación eléctrica de acuerdo con la reivindicación 11, en la que el generador de señales de conmutación aumenta una duración de ENCENDIDO de la segunda señal de conmutación de acuerdo con la disminución del voltaje de etapa de entrada del elemento de conmutación de potencia.
ES14198550T 2013-12-30 2014-12-17 Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo Active ES2821130T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166583A KR102155031B1 (ko) 2013-12-30 2013-12-30 전원 공급 장치 및 그에 포함되는 게이트 드라이버

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2821130T3 true ES2821130T3 (es) 2021-04-23

Family

ID=52292626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14198550T Active ES2821130T3 (es) 2013-12-30 2014-12-17 Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9698666B2 (es)
EP (1) EP2892135B1 (es)
KR (1) KR102155031B1 (es)
ES (1) ES2821130T3 (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106685223A (zh) * 2017-01-16 2017-05-17 福州大学 一种高效低纹波双向Cuk变换电路
US10250249B1 (en) * 2017-06-30 2019-04-02 Bel Power Solutions Inc. Recuperative gate drive circuit and method
CN107835002B (zh) * 2017-09-20 2024-03-12 同方威视技术股份有限公司 固态脉冲调制器中的保护电路、振荡补偿电路和供电电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511815A (en) * 1983-08-15 1985-04-16 International Rectifier Corporation Transformer-isolated power MOSFET driver circuit
DK0534013T3 (da) * 1991-09-27 1997-04-07 Alcatel Bell Sdt Sa Resonanskreds med lav tabsfaktor til kapacitansdriver
US6107860A (en) * 1991-12-11 2000-08-22 Vlt Corporation High efficiency floating gate driver circuit using leakage-inductance transformer
US5264736A (en) * 1992-04-28 1993-11-23 Raytheon Company High frequency resonant gate drive for a power MOSFET
EP1495531B1 (en) * 2002-04-12 2006-05-17 DET International Holding Limited High efficiency flyback converter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150077763A (ko) 2015-07-08
EP2892135A1 (en) 2015-07-08
KR102155031B1 (ko) 2020-09-11
EP2892135B1 (en) 2020-06-24
US20150188404A1 (en) 2015-07-02
US9698666B2 (en) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI483518B (zh) 用於接收輸入電壓的開關調製器的控制電路及在開關調製器中利用接通時間恆定體系控制主開關和低端開關的方法
TWI423003B (zh) 雙線式負載控制裝置
US7486055B2 (en) DC-DC converter having a diode module with a first series circuit and a second series with a flywheel diode
JP4995985B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃ電力変換装置
US9768703B2 (en) Shoot-through prevention in switched-mode power supplies
US9019724B2 (en) High power converter architecture
TWI539732B (zh) DC / DC converter and the use of its power supply devices and electronic equipment
US9787204B2 (en) Switching power supply device
JP5910395B2 (ja) ドライブ回路
US8188678B2 (en) Circuit arrangement for operating at least one semiconductor light source
US20150097507A1 (en) Motor driving apparatus
JP6840032B2 (ja) 絶縁型スイッチング電源
ES2821130T3 (es) Alimentación eléctrica y accionador de puerta de bajo consumo
US8497719B2 (en) Slew rate PWM controlled charge pump for limited in-rush current switch driving
US20150062972A1 (en) Synchronous rectifier control circuits of power converters
TWI589108B (zh) A control device for a switching power supply system and a switching power supply system
JP2006191711A (ja) 直流変換装置
JP6393962B2 (ja) スイッチング電源装置
TWI504114B (zh) 控制電路以及同步整流控制電路
TWI750016B (zh) 返馳式轉換器及其控制方法
TWI419450B (zh) A system and method for reducing the standby power consumption of a switch mode power converter
CN103516181A (zh) 控制电路以及同步整流控制电路
US8884539B2 (en) Rectifying circuit and power supply circuit
JP5358350B2 (ja) 負荷制御装置
US20140268910A1 (en) Coupled inductor dc step down converter