ES2831706T3 - Disposición con dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial - Google Patents

Abstract

Disposición (10), - con un dispositivo de suministro de corriente (20) aislado de potencial, el cual presenta: una entrada (E20) para la aplicación de una tensión de entrada (Ue), una salida (A20) aislada de potencial con respecto a la entrada (E20), para la salida de una tensión de salida (Ua) controlada y una conexión de control (S20) en la cual puede aplicarse una señal de control (Srk) para aumentar o reducir la tensión de salida (Ua), y - con un módulo de evaluación de tensión (40) que está conectado a la salida (A20) del dispositivo de suministro de corriente (20), y que proporciona una señal de realimentación (Sr) a un componente (OPTO) aislado de potencial, la cual depende del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua), - donde el módulo de evaluación de tensión (40) está diseñado de manera que la señal de realimentación (Sr) depende adicionalmente del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de energía (20), que depende de la tensión de entrada (Ue), - donde el módulo de evaluación de tensión (40) comprende al menos dos comparadores objetivo - real (61, 62) que trabajan de forma diferente, los cuales producen señales de salida (Sr1, Sr2) diferentes, y un elemento de control (50) que depende de la frecuencia, - donde los comparadores objetivo - real (61, 62) producen una señal de comparación en función del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua), - donde el elemento de control (50) que depende de la frecuencia influye en el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión (40), en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20), - donde el elemento de control (50) que depende de la frecuencia está conformado de manera que el mismo, de los comparadores objetivo - real (61, 62), selecciona respectivamente uno en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20), para producir la señal de realimentación (Sr).

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición con dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial

La presente invención hace referencia a una disposición con un dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial, con las características según el preámbulo de la reivindicación 1, por ejemplo para la utilización en una instalación de ferrocarriles. Una disposición de esa clase se conoce por la solicitud de patente publicada US 2010/202167 A1.

El documento US 2011/292691 A1 describe un convertidor de tensión continua aislado del tipo CONECTADO/DESCONECTADO, que almacena energía electromagnética en un transformador principal durante un periodo CONECTADO de un disyuntor y libera hacia una salida la energía electromagnética durante un periodo DESCONECTADO del disyuntor. Un control de la tensión de salida puede tener lugar sin la aplicación de un fotoacoplador. Un circuito de integración con una resistencia y un condensador genera una onda de rampa; la onda de rampa, mediante un condensador, se superpone a una tensión de referencia de una fuente de tensión de referencia. Un comparador compara una tensión, que es proporcional con respecto a una tensión de salida de un convertidor, con la tensión de referencia que se superpuso a la onda de rampa, y transmite una señal de ciclo de inversión, mediante un transformador de pulsos. Durante un periodo CONECTADO de un disyuntor, el comparador se invierte y el disyuntor se desconecta cuando la tensión, que es proporcional a la tensión de salida, supera la tensión de referencia, que se superpuso a la onda de rampa.

Los dispositivos conocidos de suministro de corriente aislados de potencial presentan una entrada para la aplicación de una tensión de entrada, una salida aislada de potencial con respecto a la entrada, para la salida de una tensión de salida, y una conexión de control en la cual puede aplicarse una señal de control para aumentar o reducir la tensión de salida. Con un módulo de evaluación de tensión que se conecta a la salida del dispositivo de suministro de corriente puede formarse una señal de realimentación que afecta el nivel de tensión de la tensión de salida. Esa señal de realimentación puede utilizarse para activar el dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial, para regular un nivel de tensión predeterminado de la tensión de salida.

En las disposiciones conocidas de la clase descrita existe el problema de que el dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial tan sólo puede cumplir de modo deficiente con su tarea de convertidor cuando el rango de tensión de entrada, en la entrada del dispositivo de suministro de corriente, es muy elevado. Por ese motivo, en el caso de rangos de tensión de entrada elevados a menudo deben adoptarse soluciones intermedias en el grado de efectividad y/o en la precisión de la regulación de la tensión de salida. Esto se atribuye al aislamiento de potencial, debido al cual las funciones del suministro de corriente deben dividirse entre el lado de entrada y el lado de salida; el lado de salida podría funcionar mejor si tuviera más información desde el lado de entrada.

Conforme a ello, el objeto de la presente invención consiste en indicar una disposición que pueda trabajar de modo fiable también en el caso de un rango de tensión de entrada elevado, pero que sin embargo pueda hacerlo con un número de componentes reducido.

Dicho objeto, según la invención, se soluciona mediante una disposición según la reivindicación 1 y la reivindicación 2. En las reivindicaciones dependientes se indican variantes ventajosas de la disposición según la invención.

Conforme a ello, según la invención, se prevé que el módulo de evaluación de tensión comprenda un comparador objetivo - real y un elemento de control que depende de la frecuencia, donde un comparador objetivo - real produce una señal de comparación en función del nivel de tensión de la tensión de salida y el elemento de control que depende de la frecuencia influye en el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión, en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente,

- en donde un transistor conectado entre un condensador y un potencial de referencia puede separar desde el comparador objetivo - real mediante la apertura de un condensador,

- y en donde mediante la carga y la descarga del condensador se modifica la señal de salida del comparador objetivo - real y, con ello, la velocidad de modificación de la señal de realimentación.

A diferencia de ello, según la invención, puede preverse también que el módulo de evaluación de tensión comprenda al menos dos comparadores objetivo - real que trabajan de forma diferente, los cuales producen señales de salida diferentes, y un elemento de control que depende de la frecuencia, donde el elemento de control que depende de la frecuencia está conformado de manera que el mismo, de los comparadores objetivo - real, selecciona respectivamente uno en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente, para producir la señal de realimentación.

Una ventaja esencial de la disposición según la invención puede observarse en el hecho de que en la misma una regulación de la tensión de salida no sólo tiene lugar en función del nivel de tensión de la tensión de salida, sino además también en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente. El espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente, ciertamente, posibilita inferir el nivel de la tensión de entrada en la entrada del dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial, y adaptar la regulación de la tensión de salida, de forma óptima, al nivel de la tensión de entrada del lado de entrada. Debido a la dependencia de la señal de realimentación, prevista según la invención, tanto del nivel de tensión de la tensión de salida, como también del espectro de frecuencia de trabajo, de este modo, en conjunto puede alcanzarse un modo de trabajo óptimo de la disposición y una regulación óptima de la tensión de salida, en la salida del dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial, aun cuando el rango de tensión de entrada de la tensión de entrada sea demasiado elevado.

Otra ventaja esencial de la disposición según la invención reside en el hecho de que sobre el lado de salida del dispositivo de suministro de corriente puede procesarse una información sobre la tensión de entrada en la entrada del dispositivo de suministro de corriente, sin que para el envío de esa información se necesiten otros componentes que superen el aislamiento de potencial.

Para lograr que la tensión de entrada que se aplica del lado de entrada baje de forma particularmente marcada en el espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente, se considera ventajoso que el dispositivo de suministro de corriente esté conformado de manera que éste, en función del nivel de la tensión de entrada aplicada en el dispositivo de suministro y/o en función del nivel de la corriente de entrada absorbida por el dispositivo de suministro de corriente, modifique su espectro de frecuencia de trabajo y mediante la modulación de frecuencia, de la frecuencia de trabajo, proporcione una información sobre el nivel de la tensión de entrada, el nivel de la corriente de entrada o sobre ambos, hacia el lado de salida. En esa conformación, de este modo, la información sobre el nivel de la tensión que se aplica del lado de entrada, mediante el espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente, se transmite a la salida de manera que del lado de salida aislado de potencial, desde el lado de salida, se encuentra presente una información sobre el nivel de la tensión de entrada, a saber, codificada mediante la frecuencia de trabajo, así como el espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial.

Una adaptación del espectro de frecuencia de trabajo al nivel de la tensión de entrada que se aplica del lado de entrada, de manera ventajosa, puede alcanzarse conformando el dispositivo de suministro de corriente de manera que el mismo seleccione un primer espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada y/o la corriente de entrada superen un valor umbral predeterminado y seleccione un segundo espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada y/o la corriente de entrada se ubiquen por debajo del valor umbral predeterminado.

Con respecto a la conformación del módulo de evaluación de tensión, se considera ventajoso que un elemento de control que depende de la frecuencia, del módulo de evaluación de tensión, comprenda al menos un filtro de frecuencia que mediante saltos de tensión, variaciones de tensión o componentes de tensión alterna de la tensión de salida, de la tensión de salida antes de una rectificación, de la tensión en un derivación intermedia de un bobinado del lado de salida del transformador o de la tensión en un bobinado auxiliar del transformador, haga pasar el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión desde un primer modo de trabajo a un segundo modo de trabajo, o de forma inversa, donde los saltos de tensión, variaciones de tensión o componentes de tensión alterna representan la frecuencia de trabajo o las frecuencias de trabajo del dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial.

Se considera ventajoso que el comparador objetivo - real presente una conexión de tensión y una salida, donde a la conexión de tensión del comparador objetivo - real, de forma indirecta o directa, se aplica la tensión de salida del dispositivo de suministro de corriente, donde la conexión de control del comparador objetivo - real está conectada al elemento de control que depende de la frecuencia y es activada por el mismo, y donde el elemento de control que depende de la frecuencia está conformado de manera que el mismo influye en la señal de salida del comparador objetivo - real mediante la activación de la conexión de control del comparador objetivo - real, en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente.

Como señal de realimentación del módulo de evaluación de tensión se emite preferentemente la señal de salida del comparador objetivo - real. De manera alternativa, se considera ventajoso que el elemento de control que depende de la frecuencia esté conectado entre el comparador objetivo - real y la salida del módulo de evaluación de tensión, de manera que el mismo pueda modificar la señal de salida del comparador objetivo - real en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente, y que como señal de realimentación del módulo de evaluación de tensión se emita la señal de salida del comparador objetivo - real, modificada por el elemento de control que depende de la frecuencia. También puede preverse que el módulo de evaluación de tensión presente al menos dos comparadores objetivo - real que trabajan de forma diferente, los cuales producen señales de salida diferentes, y que el elemento de control que depende de la frecuencia esté conformado de manera que el mismo, de los comparadores objetivo - real, seleccione respectivamente uno para producir la señal de realimentación, a saber, en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente.

El filtro de frecuencia preferentemente comprende al menos un filtro paso banda.

En un procedimiento para producir una tensión de salida en una salida de un dispositivo de suministro de corriente aislado de potencial, donde en una entrada del dispositivo de suministro de corriente se aplica una tensión de entrada, se produce una señal de realimentación y se envía de regreso al dispositivo de control, con la cual se muestra la superación o la ubicación por debajo de un nivel de tensión objetivo en la salida del dispositivo de suministro de corriente, y en función de una señal de realimentación, en una conexión de control del dispositivo de suministro de corriente con un dispositivo de control, se aplica una señal de control para aumentar o reducir la tensión de salida del dispositivo de suministro de corriente, puede preverse que la señal de realimentación se produzca adicionalmente también en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente.

Se considera ventajoso que la velocidad de modificación de la señal de realimentación se modifique en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente.

De manera complementaria puede preverse que el espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente se modifique en función del nivel de la tensión de entrada aplicada y/o en función del nivel de la corriente de entrada absorbida, con la consecuencia de que resulte una dependencia ventajosa, en cuanto a la técnica de regulación, de la velocidad de modificación de la señal de realimentación, en función de la tensión de entrada y/o de la corriente de entrada.

El módulo de evaluación de tensión puede estar formado por ejemplo mediante un procesador de señales que está programado de manera que el mismo pueda realizar la regulación de la tensión de salida, antes descrita, considerando el espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente. El elemento de control mencionado, que depende de la frecuencia, y/o el comparador objetivo - real mencionado, a modo de ejemplo, pueden estar formados mediante componentes de software, con los que está programado el procesador de señal. De este modo, con un único módulo para el procesamiento digital de señales pueden realizarse a menudo las funciones de dos o más dispositivos de suministro de corriente convencionales, aislados de potencial, junto con la ampliación de la función según la invención.

A continuación, la invención se explica en detalle mediante ejemplos de ejecución; en donde de forma ilustrativa, muestran:

Figura 1 un ejemplo de ejecución de una disposición según la invención, en la cual el modo de trabajo de un comparador objetivo - real es influenciado en función del espectro de frecuencia de trabajo de un dispositivo de modulación por ancho de pulsos,

Figura 2 un ejemplo de ejecución de una disposición según la invención, en la cual la señal de salida de un comparador objetivo - real es influenciada en función del espectro de frecuencia de trabajo de un dispositivo de modulación por ancho de pulsos, y

Figura 3 un ejemplo de ejecución de una disposición según la invención, en la cual están presentes dos comparadores objetivo - real, de los cuales uno se selecciona en función del espectro de frecuencia de trabajo de la tensión de salida.

En las figuras, con el fin de una mayor claridad, para los componentes idénticos o comparables se utilizan siempre los mismos símbolos de referencia.

En la figura 1 se aprecia una disposición 10 con un dispositivo de suministro de corriente 20 aislado de potencial, en cuya entrada E20 puede aplicarse una señal de entrada Ue. El dispositivo de suministro de corriente 20, del lado de entrada, presenta un transistor de conmutación Ts que es activado por un dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM. Aguas abajo del transistor de conmutación Ts se encuentra un transformador TF que provoca una conversión de tensión y un aislamiento de potencial entre la entrada E20 del dispositivo de suministro de corriente 20 y la salida A20. Sobre el lado de salida del transformador TF están conectados un diodo D, así como un condensador C. El condensador C se posiciona en paralelo con respecto a la salida A20, de manera que la tensión que se reduce en el condensador C forma la tensión de salida Ua del dispositivo de suministro de corriente 20. Para controlar el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, el dispositivo de suministro de corriente 20 presenta dos conexiones de control S20 y S21. A la conexión de control S20 que actúa como entrada de realimentación y que a continuación, por consiguiente, se denomina también como entrada de realimentación S20, está conectado un optoacoplador OPTO; a la conexión de control S21 puede aplicarse la tensión de entrada Ue - de la cual a continuación se parte, a modo de ejemplo - de una variable de medición proporcional o de una variable de medición que indica la corriente de entrada en el dispositivo de suministro de corriente 20.

A continuación, a modo de ejemplo, se parte del hecho de que el optoacoplador OPTO, con la ayuda de una señal de control en forma de una señal de realimentación Srk realimentada, que en la entrada de realimentación S20 se suministra al dispositivo de suministro de corriente 20 y, con ello, al dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, puede controlarse el modo de trabajo del dispositivo de suministro de corriente 20 y, con ello, la tensión de salida Ua en la salida A20, así como puede regularse en el caso de la presencia de una señal de realimentación adecuada. De este modo - igualmente sólo como ejemplo - se parte del hecho de que al aplicarse una señal de realimentación Srk realimentada, con un nivel de señal elevado, el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM activa el transistor de conmutación Ts de manera que se aumenta la tensión de salida Ua en la salida A20. En el caso de una señal de realimentación Srk realimentada, con un nivel de señal reducido, el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, mediante el transistor de conmutación Ts, se encargará de una reducción de la tensión de salida Ua en la salida A20. La asociación del nivel de señal aquí efectuada, para aumentar o reducir la tensión de salida Ua, debe entenderse sólo a modo de ejemplo; el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM también podría trabajar de forma inversa y, en el caso de la aplicación de una señal de realimentación Srk realimentada con un nivel de señal reducido, podría aumentar la tensión de salida Ua y, en el caso de la aplicación de una señal de realimentación Srk realimentada con un nivel de señal elevado, podría reducir la tensión de salida Ua.

El dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM del dispositivo de suministro de corriente 20, en el ejemplo de ejecución según la figura 1, además, está conformado de manera que el mismo modifica su espectro de frecuencia de trabajo, con el cual realiza la modulación por ancho de pulsos, en función del nivel de la tensión de entrada Ue aplicada en el dispositivo de suministro de corriente 20. Para posibilitar esto, en el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM está proporcionado un dispositivo de selección AUS y en el dispositivo de suministro de corriente 20 la conexión de control S21, en la cual la tensión de entrada o una variable proporcional a la misma se suministra al dispositivo de selección AUS del dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM. Por ejemplo, el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, así como su dispositivo de selección AUS, seleccionará un primer espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada Ue supere un valor umbral predeterminado, y un segundo espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada se ubique por debajo del valor umbral predeterminado.

El dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM del dispositivo de suministro de corriente 20 puede realizar uno de los siguientes modos de trabajo, que deben entenderse sólo como ejemplos: Variante 1:

En el caso de una tensión de entrada Ue más reducida que 250 V se realiza una activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo de por ejemplo 50 kHz, y para el control por ancho de pulsos se modifica el ancho de pulso de la señal de 50kHz. En el caso de una tensión de entrada más elevada que 250 V tiene lugar la activación del transistor Ts con otra frecuencia de trabajo de por ejemplo 10 kHz, y para el control por ancho de pulsos se modifica el ancho de pulso de la señal de 10 kHz. Por lo tanto, la variante 1 se trata de una conmutación entre dos frecuencias fijas para la modulación por ancho de pulsos. Variante 2:

En el caso de una tensión de entrada Ue más reducida que 250 V se realiza una activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo que se modifica con el tiempo, la cual por ejemplo cambia regularmente entre 10 y 50 kHz, y para el control por el ancho de pulsos, se modifica el ancho de pulso de la respectiva señal de 0kHz o de 50kHz. En el caso de una tensión de entada Ue más elevada que 250 V tiene lugar la activación del transistor Ts, por ejemplo con una frecuencia de trabajo fija, de por ejemplo 10 kHz. Por lo tanto, la variante 2 se trata de una conmutación entre una frecuencia variable en el tiempo, así como una modulación de la frecuencia y una frecuencia fija, donde en el marco de la ampliación del ancho del pulso se modifica el ancho del pulso de la respectiva frecuencia de trabajo. Variante 3:

En el caso de una tensión de entrada Ue más reducida que 250 V se realiza una activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo que se modifica con el tiempo, la cual por ejemplo cambia regularmente entre 45 y 55 kHz. En el caso de una tensión de entrada Ue más elevada que 250 V tiene lugar la activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo controlada por el ancho del pulso, que se modifica con el tiempo, la cual por ejemplo cambia regularmente entre 5 y 15 kHz. La variante 3, por lo tanto, se trata de una conmutación entre una primera frecuencia o modulación de frecuencia variables en el tiempo, una segunda frecuencia o modulación de frecuencia variables en el tiempo, y de un control del ancho del pulso, del ancho del pulso de la frecuencia de trabajo que respectivamente se encuentra presente.

En las variantes antes descritas, a modo de ejemplo, se partió de la diferenciación entre tensiones de entrada más reducidas o más elevadas que 250 V; naturalmente puede tener lugar una diferenciación también entre más de dos rangos de tensión (por ejemplo entre tres, cuatro o cinco), y a cada rango de tensión puede asociarse un espectro de frecuencia individual. También puede no tener lugar una diferenciación entre más elevado o más reducido que 250 V, en lugar de ello también pueden emplearse otros valores de tensión como umbral o umbrales.

En las variantes antes descritas, además, a modo de ejemplo, se partió del hecho de que la tensión de entrada es la única información relevante para el dispositivo de selección AUS del dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, para la selección del espectro de frecuencia de trabajo. Puesto que en el caso de relaciones de carga por lo demás idénticas, una tensión de entrada más elevada conduce a una corriente de entrada más reducida, del mismo modo es conveniente emplear la corriente de entrada como única información relevante para el dispositivo de selección AUS, para seleccionar el espectro de frecuencia de trabajo. Para lograr una adaptación particularmente conveniente también en el caso de relaciones de carga variables, un dispositivo de selección AUS conformado de modo correspondiente considerará la tensión de entrada y la corriente de entrada en la selección del espectro de frecuencia de trabajo.

En la figura 1 puede apreciarse que a la salida A20 del dispositivo de suministro de corriente 20 está conectado un módulo de evaluación de tensión 40, que mediante un optoacoplador OPTO repercute en el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM del dispositivo de suministro de corriente 20. De este modo, el módulo de evaluación de tensión 40 produce una señal de realimentación Sr que se suministra al optoacoplador OPTO y a una entrada de realimentación S20 del dispositivo de suministro de corriente 20, conectada a la tensión de entrada Ue mediante una pre-resistencia Rp, produciendo una señal de realimentación Srk realimentada.

En el ejemplo de ejecución según la figura 1, por ejemplo, se parte del hecho de que en el caso de una señal de realimentación Sr con un nivel de señal elevado se interconecta el optoacoplador OPTO, de manera que el nivel de señal en la entrada de realimentación S20 del dispositivo de suministro de corriente 20 será reducido, porque se interconecta el fototransistor del optoacoplador OPTO. De manera correspondiente, en el caso de una señal de realimentación Sr con un nivel de señal reducido, el optoacoplador OPTO no interconectará el fototransistor, de manera que en la entrada de realimentación S20 se formará una señal de realimentación Srk realimentada con un nivel de tensión elevado. Debido al cableado del optoacoplador OPTO se produce por tanto una inversión del nivel de señal mediante el optoacoplador OPTO, donde esta forma de ejecución aquí también debe entenderse sólo a modo de ejemplo.

La figura 1 muestra además con mayor detalle la estructura del módulo de evaluación de tensión 40. Puede apreciarse un elemento de control 50 que depende de la frecuencia, que está conectado a la salida D20 del dispositivo de suministro de corriente 20. El elemento de control 50 que depende de la frecuencia presenta un condensador de acoplamiento Ck para la conexión en la salida D20, un dispositivo de conmutación 51 con un filtro de frecuencia FF integrado, un transistor T y un condensador Cf, que forma una conexión de salida A50 del elemento de control 50 que depende de la frecuencia.

La salida del elemento de control 50 que depende la frecuencia, cuyo modo de trabajo se explica en detalle más adelante, está conectada a una entrada E60 de un comparador objetivo - real 60. El comparador objetivo - real 60 presenta dos resistencias R1 y R2, un diodo Zener, una pre-resistencia Rz para el diodo Zener Z y un amplificador operacional OP1.

Las dos resistencias R1 y R2 forman un divisor de tensión, donde la tensión que se reduce en el divisor de tensión depende de la tensión de salida Ua del dispositivo de suministro de corriente 20 aislado de potencial y del estado de conmutación del transistor T del elemento de control 50 que depende de la frecuencia: Si el transistor T del elemento de control 50 que depende de la frecuencia no está interconectado o abierto, entonces el condensador Cf está separado del comparador objetivo - real 60, de manera que la tensión en la entrada positiva del amplificador operacional OP1 sólo está determinada por las dos resistencias R1 y R2, y la tensión de salida Ua. En cambio, si el transistor T está interconectado, entonces la resistencia R2 y el condensador Cf forman un circuito paralelo, de manera que se modifica la relación parcial del divisor de tensión, durante la carga y la descarga del condensador Cf, la señal de salida del comparador objetivo - real 60 y, con ello, la velocidad de modificación de la señal de realimentación Sr.

A continuación se explica primero, a modo de ejemplo, de manera detallada, una posible estructura y un posible modo de trabajo del comparador objetivo - real 60; seguidamente se explica nuevamente la influencia del elemento de control 50 que depende de la frecuencia en el modo de trabajo del comparador objetivo - real 60: 1. Modo de trabajo del comparador objetivo - real 60:

En el ejemplo de ejecución según la figura 1, la entrada negativa del amplificador operacional OP1 está conectada al diodo Zener o al elemento de referencia Z, que está conectado a la pre-resistencia Rz en la tensión de salida Ua, en la salida A20. El amplificador operacional OP1, de este modo, en su salida, en función de la diferencia de tensión entre la entrada positiva y la entrada negativa, produce una señal de salida que se suministra como señal de realimentación Sr al optoacoplador OPTO. La amplificación del amplificador operacional OP1 se determina mediante las dos resistencias Ra y Rg. La siguiente descripción del ejemplo de ejecución tiene lugar mediante una variante con una amplificación particularmente elevada y, por consiguiente, con una señalización limitada a "una tensión de salida demasiado elevada" y a "una tensión de salida demasiado reducida". No se describen las variantes igualmente posibles con una amplificación más reducida y, con ello, con una señalización diferenciada de las desviaciones entre tensión de salida Ua objetivo y real.

Si debido a la activación del dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM la tensión de salida Ua supera el nivel de tensión objetivo, entonces el amplificador operacional OP1 del comparador objetivo - real 60 producirá una señal de salida con un nivel de señal elevado, de manera que el nivel de señal de la señal de realimentación Srk realimentada se reduce en la salida del optoacoplador OPTO. En ese caso, el dispositivo de suministro de corriente 20 comunica que la tensión de salida Ua en la salida A20 es demasiado elevada. Del modo ya mencionado, en el caso de la aplicación de una señal de control Srk con un nivel de señal reducido, el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM efectuará la activación del transistor de conmutación Ts, de manera que la tensión de salida Ua se reduce nuevamente en la salida A20.

Si debido a la activación correspondiente del dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM se reduce además la tensión de salida Ua debajo del nivel de tensión objetivo, entonces la tensión en el divisor de tensión R1/R2 se ubicará por debajo de un valor de tensión correspondiente del diodo Zener o del elemento de referencia Z, de manera que el amplificador operacional OP1 produzca una señal de salida o bien una señal de realimentación Sr con un nivel de señal reducido. Ese nivel de señal reducido conducirá a que se abra el fototransistor del optoacoplador OPTO. Conforme a ello aumentará el potencial en la entrada de realimentación S20 del dispositivo de suministro de corriente 20 y adoptará un nivel de tensión elevado. Mediante una señal de control Srk con un nivel de tensión elevado, el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM comunicará que la tensión de salida Ua es demasiado reducida y debe aumentarse nuevamente.

En el modo mencionado, el comparador objetivo - real 60 puede regular el dispositivo de suministro de corriente 20 de manera que en la salida A20 se produzca la tensión de salida Ua deseada. El dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, en la señal de realimentación Srk realimentada, habitualmente no considera sólo el nivel de señal en sí mismo, sino también el desarrollo temporal de modificaciones del nivel de señal. Sólo considerando el desarrollo temporal de la señal de realimentación Srk realimentada se alcanza una regulación de la tensión de salida Ua, optimizada en cuanto a la técnica de regulación. 2. Influencia del elemento de control 50 que depende de la frecuencia:

El funcionamiento del elemento de control 50 que depende de la frecuencia consiste en adaptar de forma óptima el modo de trabajo del comparador objetivo - real 60, así como el modo de trabajo del bucle de control, al respectivo nivel de la tensión de entrada Ue. Una adaptación de esa clase se explica en detalle a continuación mediante un ejemplo de ejecución, donde se parte de la asociación de los espectros de frecuencia de trabajo con respecto a la tensión de entrada Ue según la variante 3 anterior, en la cual en el caso de una tensión de entrada Ue < 250 V tiene lugar una activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo de 45 ó 55 kHz, que se modifica con el tiempo, y en el caso de una tensión de entrada Ue > 250 V tiene lugar una activación del transistor Ts con una frecuencia de trabajo de 5 ó 15 kHz, que se modifica con el tiempo.

Por ejemplo, para evitar que en el caso de una tensión de entrada Ue por encima de 250 V se produzca una conmutación demasiado rápida o demasiado frecuente de la señal de realimentación Sr y, con ello, una modificación temporal rápida de la señal de realimentación Srk realimentada, el modo de trabajo del comparador objetivo - real 60 puede ser conmutado por el elemento de control 50 que depende de la frecuencia, en función del nivel de la tensión de entrada Ue. La detección del nivel de la tensión de entrada Ue tiene lugar mediante el espectro de frecuencia de trabajo, que depende de la tensión de entrada Ue, del dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, mediante el filtro de frecuencia FF.

El filtro de frecuencia FF, en el caso de la variante 3, filtra por ejemplo las frecuencias desde 5 kHz y/o 15 kHz, de manera que el dispositivo de conmutación 51, mediante las amplitudes a 5 y/o 15 kHz puede detectar si la tensión de entrada es mayor o menor que 250 V. Si el dispositivo de conmutación 51 determina que en la tensión de salida Ua están contenidos componentes de frecuencia de 5 y/o 15 kHz, y que su amplitud supera un umbral mínimo predeterminado, entonces el mismo infiere que el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM modula por ancho de pulsos las frecuencias de 5 y/o 15 kHz, y que la tensión de entrada Ue en la entrada del dispositivo de suministro de corriente 20, de este modo, es más elevada que 250 V. En otro caso, cuando los componentes de frecuencia, en el caso de 5 kHz y/o 15 kHz no alcanzan el umbral mínimo predeterminado, se parte entonces del hecho de que la tensión de entrada Ue que se aplica del lado de entrada es menor que 250 V.

Mediante las amplitudes de las frecuencias de señal, en el caso de 5 kHz y/o 15 kHz, el elemento de control 50 que depende de la frecuencia puede detectar por tanto el nivel de la tensión de entrada (mayor o menor que 250 V), aunque la tensión de entrada Ue no se encuentre presente en sí misma en el lado de salida del dispositivo de suministro de corriente 20.

En el caso de una tensión de entrada Ue mayor que 250 V, el dispositivo de conmutación 51, de este modo, puede conectar el transistor T del elemento de control 50 que depende de la frecuencia y, con ello, conectar el condensador C en paralelo con respecto a la resistencia R2, debido a lo cual el tiempo de reacción del comparador objetivo - real 60 se amplía ante una modificación de la tensión de salida Ua, y el comportamiento del bucle de control formado por el dispositivo de suministro de corriente 20, el módulo de evaluación de tensión 40 y el optoacoplador OPTO se modifica en función de la tensión de entrada Ue.

En el ejemplo de ejecución antes descrito se parte del hecho de que el filtro de frecuencia FF filtra las frecuencias de 5 kHz y/o 15 kHz, y la detección del espectro de frecuencia de trabajo, por parte del dispositivo de conmutación 51, tiene lugar mediante esas dos frecuencias. Naturalmente, de manera alternativa también es posible que el filtro de frecuencia FF detecte el espectro de frecuencia de trabajo para una tensión de entrada Ue menor que 250 V, y que, con esa finalidad, deje pasar las frecuencias de señal de 45 kHz y 55 kHz. En ese caso, el dispositivo de conmutación 51 controlará para esas dos frecuencias de 45 kHz y/o 55 kHz si se alcanzan o superan umbrales de amplitud predeterminados, y con qué espectro de frecuencia de trabajo trabaja el dispositivo de modulación por ancho de pulsos PWM, o si la tensión de entrada Ue es mayor o menor que 250 V. Dependiendo del resultado de la evaluación de las frecuencias de señal a 45 kHz y/o 55 kHz puede tener lugar entonces una conmutación del transistor Tm para conmutar el condensador Cf en paralelo con respecto a la resistencia R2 o para separarlo de la resistencia R2, tal como ya ha sido explicado.

La figura 2 muestra un segundo ejemplo de ejecución de una disposición, en la cual una regulación de la tensión de salida Ua, en la salida de un dispositivo de suministro 20 aislado de potencial, tiene lugar en función de su espectro de frecuencia de trabajo, así como de la tensión de entrada Ue.

También la disposición según la figura 2 presenta un módulo de evaluación de tensión 40 que comprende un elemento de control 50 que depende de la frecuencia, así como un comparador objetivo - real 60. A diferencia del ejemplo de ejecución según la figura 1, el elemento de control 50 que depende de la frecuencia, en particular su condensador Cf, sin embargo, no está conectado a una entrada del comparador objetivo - real 60, sino a una salida A60 del comparador objetivo - real. De este modo, en la figura 2 puede apreciarse que el condensador Cf del elemento de control 50 que depende de la frecuencia, mediante un transistor T, está conectado en paralelo con respecto a la salida del amplificador operacional OP1 del comparador objetivo - real 60, de manera que mediante una conexión o una desconexión del condensador Cf se influye en el comportamiento temporal, por tanto en el aumento o la disminución de la tensión de salida del amplificador operacional OP1.

La conexión y la desconexión del transistor T tiene lugar mediante un dispositivo de conmutación 51 que comprende un filtro de frecuencia FF, y mediante un condensador de acoplamiento Ck se aplica la tensión de salida Ua al dispositivo de suministro de corriente 20. El modo de funcionamiento del dispositivo de conmutación 51, por ejemplo, puede corresponder al modo de funcionamiento del dispositivo de conmutación 51 según la figura 1, de manera que se remite a las explicaciones anteriores. El dispositivo de conmutación 51, mediante el respectivo espectro de trabajo del dispositivo de suministro de corriente 20, que puede apreciarse en la tensión de salida Ua, así como que también está contenido conforme a la frecuencia, inferirá el nivel de la tensión de entrada Ue en la entrada del dispositivo de suministro de corriente 20 y abrirá o cerrará el transistor T en función del nivel de la tensión de entrada Ue, tal como ya ha sido explicado con relación a la figura 1.

En la figura 3 se muestra un tercer ejemplo de ejecución para una disposición en la cual el comportamiento de regulación depende de la tensión de entrada Ue que se aplica en un dispositivo de suministro de corriente 20. En el caso de la disposición según la figura 3, un módulo de evaluación de tensión 40 presenta dos comparadores objetivo - real 61 y 62, cuyo modo de trabajo es diferente. Por ejemplo, el comparador objetivo - real 61 puede reaccionar más rápido a una modificación de la tensión de salida Ua que el comparador objetivo - real 62.

Entre los dos comparadores objetivo - real 61 y 62, y el optoacoplador OPTO, en el ejemplo de ejecución según la figura 3, está conectado un elemento de control 50 que depende de la frecuencia, el cual comprende un multiplexor 53. El multiplexor 53 es activado por un dispositivo de conmutación 51, en el cual está contenido un filtro de frecuencia FF. El dispositivo de conmutación 51, mediante un condensador de acoplamiento Ck, está conectado a la tensión de salida Ua del dispositivo de suministro de corriente 20.

[0054] El dispositivo de conmutación 51, en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente 20, activará el multiplexor 53 de manera que la señal de salida Sr1 del comparador objetivo -real 61 o la señal de salida Sr2 del comparador objetivo - real 62, se envíen al acoplador OPTO como señal de realimentación Sr. El dispositivo de conmutación 51, de este modo, para producir la señal de realimentación Sr, seleccionará aquél de los dos comparadores objetivo - real 61 ó 62 que sea más adecuado para la respectiva tensión de entrada Ue en la entrada del dispositivo de suministro de corriente 20. La detección del nivel de la tensión de entrada Ue en la entrada E20 del dispositivo de suministro de corriente 20, de este modo, tiene lugar mediante el respectivo espectro de frecuencia del dispositivo de suministro de corriente 20, tal como ya se explicó con relación a las figuras 1 y 2; a este respecto se remite a las explicaciones anteriores.

Si bien la presente invención fue ilustrada y descrita en detalle mediante ejemplos de ejecución preferentes, la invención no está limitada por los ejemplos descritos y el experto puede derivar de éstos otras variaciones. Además, conceptualmente, con las modificaciones del comportamiento temporal deben incluirse también variaciones de una formación del valor medio y ajustes variables de las frecuencias que se encuentran presentes forzosamente en el circuito de control de la tensión de salida Ua, hasta la señal de realimentación Sr.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Disposición (10),

- con un dispositivo de suministro de corriente (20) aislado de potencial, el cual presenta: una entrada (E20) para la aplicación de una tensión de entrada (Ue), una salida (A20) aislada de potencial con respecto a la entrada (E20), para la salida de una tensión de salida (Ua) controlada y una conexión de control (S20) en la cual puede aplicarse una señal de control (Srk) para aumentar o reducir la tensión de salida (Ua), y

- con un módulo de evaluación de tensión (40) que está conectado a la salida (A20) del dispositivo de suministro de corriente (20), y que proporciona una señal de realimentación (Sr) a un componente (OPTO) aislado de potencial, la cual depende del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua),

- donde el módulo de evaluación de tensión (40) está diseñado de manera que la señal de realimentación (Sr) depende adicionalmente del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de energía (20), que depende de la tensión de entrada (Ue),

- donde el módulo de evaluación de tensión (40) comprende al menos dos comparadores objetivo - real (61, 62) que trabajan de forma diferente, los cuales producen señales de salida (Sr1, Sr2) diferentes, y un elemento de control (50) que depende de la frecuencia,

- donde los comparadores objetivo - real (61, 62) producen una señal de comparación en función del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua),

- donde el elemento de control (50) que depende de la frecuencia influye en el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión (40), en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20),

- donde el elemento de control (50) que depende de la frecuencia está conformado de manera que el mismo, de los comparadores objetivo - real (61, 62), selecciona respectivamente uno en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20), para producir la señal de realimentación (Sr).

2. Disposición (10),

- con un dispositivo de suministro de corriente (20) aislado de potencial, el cual presenta: una entrada (E20) para la aplicación de una tensión de entrada (Ue), una salida (A20) aislada de potencial con respecto a la entrada (E20), para la salida de una tensión de salida (Ua) controlada y una conexión de control (S20) en la cual puede aplicarse una señal de control (Srk) para aumentar o reducir la tensión de salida (Ua), y

- con un módulo de evaluación de tensión (40) que está conectado a la salida (A20) del dispositivo de suministro de corriente (20), y que proporciona una señal de realimentación (Sr) a un componente (OPTO) aislado de potencial, la cual depende del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua),

- donde el módulo de evaluación de tensión (40) está diseñado de manera que la señal de realimentación (Sr) depende adicionalmente del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de energía (20), que depende de la tensión de entrada (Ue),

- donde el módulo de evaluación de tensión (40) comprende un comparador objetivo - real (60) y un elemento de control (50) que depende de la frecuencia,

- donde el comparador objetivo - real (60) produce una señal de comparación en función del nivel de tensión de la tensión de salida (Ua),

- donde el elemento de control (50) influye en el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión (40), en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20),

- en donde un transistor (T) conectado entre un condensador (Df) y un potencial de referencia puede separar desde el comparador objetivo - real (60) mediante la apertura de un condensador (Cf),

- y en donde mediante la carga y la descarga del condensador (Cf) se modifica la señal de salida del comparador objetivo - real (60) y, con ello, la velocidad de modificación de la señal de realimentación (Sr).

3. Disposición (10) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo de suministro de corriente (20) está conformado de manera que el mismo modifica su espectro de frecuencia de trabajo en función del nivel de la tensión de entrada (Ue) aplicada en el dispositivo de suministro de corriente y/o en función del nivel de la corriente de entrada absorbida por el dispositivo de suministro de corriente (20).

4. Disposición (10) según la reivindicación 3, caracterizada porque el dispositivo de suministro de corriente (20) está conformado de manera que el mismo selecciona un primer espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada (Ue) y/o la corriente de entrada superan un valor umbral predeterminado, y selecciona un segundo espectro de frecuencia de trabajo cuando la tensión de entrada (Ue) y/o la corriente de entrada se ubican por debajo del valor umbral predeterminado.

5. Disposición (10) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque un elemento de control (50), que depende de la frecuencia, del módulo de evaluación de tensión (40) comprende al menos un filtro de frecuencia (FF) que mediante saltos de tensión, variaciones de tensión o componentes de tensión alterna de la tensión de salida (Ua), de la tensión de salida antes de una rectificación, de la tensión en un derivación intermedia de un bobinado del lado de salida del transformador (TF) o de la tensión en un bobinado auxiliar del transformador (TF), hace pasar el modo de trabajo del módulo de evaluación de tensión (40) desde un primer modo de trabajo a un segundo modo de trabajo, o de forma inversa, donde los saltos de tensión, variaciones de tensión o componentes de tensión alterna representan la frecuencia de trabajo o las frecuencias de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20) aislado de potencial.

6. Disposición (10) según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque el comparador objetivo - real (60) presenta una conexión de control (E60), una conexión de tensión y una salida,

- donde a la conexión de tensión del comparador objetivo - real (60), de forma indirecta o directa, se aplica la tensión de salida (Ua) del dispositivo de suministro de corriente (20),

- donde la conexión de control (E60) del comparador objetivo - real (60) está conectada al elemento de control (50) que depende de la frecuencia y es activada por el mismo, y

- donde el elemento de control (50) que depende de la frecuencia está conformado de manera que el mismo influye en la señal de salida (Sr) del comparador objetivo - real (60) mediante la activación de la conexión de control (E60) del comparador objetivo - real (60) en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20).

7. Disposición (10) según la reivindicación 6, caracterizada porque como señal de realimentación (Sr) del módulo de evaluación de tensión (40) se emite la señal de salida del comparador objetivo - real (60).

8. Disposición (10) según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque

- el elemento de control (50) que depende de la frecuencia está conectado entre el comparador objetivo - real (60) y la salida del módulo de evaluación de tensión (40), de manera que el mismo puede modificar la señal de salida del comparador objetivo - real (60) en función del espectro de frecuencia de trabajo del dispositivo de suministro de corriente (20), y

- como señal de realimentación (Sr) del módulo de evaluación de tensión (40) se emite la señal de salida del comparador objetivo - real (60), modificada por el elemento de control (50) que depende de la frecuencia.

9. Disposición (10) según una de las reivindicaciones 1 o 5 a 8, caracterizada porque el filtro de frecuencia (FF) comprende al menos un filtro paso banda.