ES2859787T3

ES2859787T3 - Filtro de corriente de entrada constante para fuentes de alimentación y sistema y método relacionados

Info

Publication number: ES2859787T3
Application number: ES12850825T
Authority: ES
Inventors: Everett E Bakker; Bashirul A Polash; Christopher D Ballard
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2021-10-04
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: EP2783263A4; HRP20210232T1; JP6087942B2; PL2783263T4; PL2783263T3; LT2783263T; EP2783263B1; WO2013077936A1; EP2783263A1; JP2015505386A; US20130127437A1; US9690315B2

Abstract

Un aparato que comprende: una fuente de corriente (116) configurada para extraer una corriente de entrada constante de una fuente de energía (110) y para generar una corriente de salida, la fuente de corriente (116) que comprende un transistor de efecto de campo de tipo n (202) que se polariza para operar como una fuente de corriente constante; en donde la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida a un primer condensador (118) y cargar el primer condensador (118) durante un primer período de tiempo asociado con el funcionamiento de una carga (104); en donde la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida a la carga (104) y el primer condensador (118) se configura para proporcionar una corriente adicional a la carga (104) durante un segundo período de tiempo asociado con el funcionamiento de la carga (104); en donde la fuente de corriente (116) comprende, además: una fuente de tensión (204) acoplada a un drenaje del transistor (202); una primera resistencia (206) acoplada al drenaje del transistor (202); una segunda resistencia (208) acoplada entre la fuente de tensión (204) y la primera resistencia (206); un segundo condensador (212) acoplado a una fuente del transistor (202); y una tercera resistencia (210) acoplada entre el segundo condensador (212) y la primera y segunda resistencias (206, 208); y en donde una puerta del transistor (202) se acopla al segundo condensador (212) y a la tercera resistencia (210).

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro de corriente de entrada constante para fuentes de alimentación y sistema y método relacionados

Campo técnico

Esta descripción se dirige en general a las fuentes de alimentación. Más específicamente, esta descripción se dirige a un filtro de corriente de entrada constante para fuentes de alimentación y al sistema y método relacionados.

Antecedentes

Muchos dispositivos electrónicos están sujetos a diferentes reglas o regulaciones con respecto a su funcionamiento y uso. Por ejemplo, los equipos nuevos diseñados para operar en plataformas militares a menudo deben cumplir con especificaciones establecidas desde hace mucho tiempo para controlar la corriente de rizado que el equipo puede extraer de las fuentes de alimentación militares. Como ejemplo particular, el documento MIL-STD-461 emitido por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos define el requisito CE101 para cables de alimentación que operan en el rango de 30 Hz a 10 kHz en aviones militares y submarinos.

Las radios inalámbricas que se están desarrollando en la actualidad se destinan a admitir formas de onda de radiofrecuencia (RF) más complejas que las radios anteriores. En radios más antiguas, a menudo se lograba una envolvente de RF adecuada mediante el uso de modulación de frecuencia (FM), que proporciona una salida de RF continua y hace que la corriente de entrada de una radio sea continua y prácticamente libre de rizado. La modulación de amplitud (AM) a menudo necesitaba algún filtrado para lograr valores de rizado adecuados. El filtrado era relativamente simple a menos que la modulación incluyera componentes de frecuencia por debajo de 100 Hz, por lo que limitar el ancho de banda de baja frecuencia de una señal corrigió el problema. Sin embargo, con las técnicas de modulación más nuevas (tales como Have Quick, Syncgars, WNW, LINK16 y MUOS), las formas de onda de la envolvente de RF son normalmente variadas pero repetitivas. Mediante el uso de circuitos de conversión de potencia convencionales, la corriente de entrada de una radio tendría la misma forma que su salida de potencia de RF, por lo que los cables de potencia de entrada de la radio no cumplirían con el requisito CE101.

Una solución convencional para limitar la corriente de rizado es instalar un filtro LC entre una fuente de alimentación y una radio inalámbrica. Sin embargo, a bajas frecuencias, un inductor en el filtro LC normalmente necesita ser extremadamente grande. Una regla general es que el filtro debe ser al menos dos veces más grande y dos veces más pesado que el transmisor que está filtrando, lo que afecta negativamente el tamaño y el peso de la radio inalámbrica.

El documento WO 2004/023637 A1 da a conocer una fuente de alimentación para una carga en forma de una tarjeta PCMCIA que tiene un módulo GPRS integrado. El módulo, y por lo tanto la tarjeta, demanda una corriente de carga que tiene un valor promedio en el tiempo y valores pico instantáneos periódicos que son significativamente más altos que el valor promedio. La fuente de alimentación incluye un par de terminales de entrada para conectarse con una fuente de energía en forma de fuente de alimentación regulada que está contenida dentro de un ordenador personal. La alimentación suministra una corriente de la fuente que es menor que un límite de corriente predeterminado especificado para el suministro y que es menor que la corriente de carga máxima. Un par de terminales de salida se conecta eléctricamente con la tarjeta. Un dispositivo supercondensador en forma de un supercondensador único está en paralelo con los terminales para permitir que la carga reciba la corriente de carga máxima mientras se mantiene la corriente de la fuente por debajo del límite de corriente predeterminado.

El documento US 2003/151875 A1 da a conocer un sistema que incluye una batería, un supercondensador (SC) acoplado en paralelo a la batería, un sistema informático acoplado a la batería y al SC, y un limitador de corriente acoplado a la batería, el SC y el sistema informático. El limitador de corriente evita que el exceso de corriente fluya desde la batería hasta el SC.

El documento US 7265527 B1 describe un multiplicador de corriente continua autooscilante (DCM) que comprende dos inductores que se cargan y descargan 180 grados fuera de fase de manera que el inductor de carga conduce una corriente en rampa ascendente y el inductor de descarga conduce una corriente en rampa descendente. Una carga recibe las corrientes en rampa ascendente y descendente, que se combinan para crear una corriente constante. La fuente de corriente que alimenta el DCM tiene una limitación de corriente para generar una corriente continua máxima de Iin. Un condensador relativamente pequeño se conecta a los terminales de entrada del DCM y permite que los inductores aumenten hasta una corriente máxima de 2*Iin. Dado que la fuente de corriente solo suministra la corriente de rampa a uno de los inductores a la vez hasta 2*Iⁱⁿ, y la corriente promedio conducida por cada inductor es Iin, la corriente suministrada por la fuente de corriente es una constante Iin. Sin embargo, dado que los inductores suministran simultáneamente dos corrientes en rampa opuestas a la carga, la corriente de carga es una corriente constante igual a 2*Iin. Entonces, el DCM duplica la corriente de suministro y reduce a la mitad la tensión de entrada promedio.

Resumen

Esta descripción proporciona un filtro de corriente de entrada constante para las fuentes de alimentación y el sistema y método relacionados.

En un primer aspecto, la presente descripción proporciona un aparato que comprende: una fuente de corriente configurada para extraer una corriente de entrada constante de una fuente de energía y generar una corriente de salida, la fuente de corriente que comprende un transistor de efecto de campo de tipo n que se polariza para que funcione como fuente de corriente constante; en donde la fuente de corriente se configura para proporcionar la corriente de salida a un primer condensador y cargar el primer condensador durante un primer período de tiempo asociado con el funcionamiento de una carga; en donde la fuente de corriente se configura para proporcionar la corriente de salida a la carga y el primer condensador se configura para proporcionar una corriente adicional a la carga durante un segundo período de tiempo asociado con el funcionamiento de la carga; en donde la fuente de corriente comprende además: una fuente de tensión acoplada a un drenaje del transistor; una primera resistencia acoplada al drenaje del transistor;

una segunda resistencia acoplada entre la fuente de tensión y la primera resistencia; un segundo condensador acoplado a una fuente del transistor; y una tercera resistencia acoplada entre el segundo condensador y la primera y segunda resistencias; y en donde una puerta del transistor se acopla al segundo condensador y a la tercera resistencia.

En un segundo aspecto, la presente descripción proporciona un sistema que comprende: el aparato de acuerdo con el primer aspecto; y el primer condensador.

En un tercer aspecto, la presente descripción proporciona un método que comprende: extraer una corriente de entrada constante desde una fuente de energía mediante el uso de una fuente de corriente; generar una corriente de salida mediante el uso de un transistor de efecto de campo de tipo n en la fuente de corriente que se polariza para que funcione como una fuente de corriente constante; durante un primer período de tiempo asociado con el funcionamiento de una carga, cargar un primer condensador mediante el uso de la corriente de salida; durante un segundo período de tiempo asociado con el funcionamiento de la carga, proporcionar la corriente de salida a la carga y descargar el primer condensador para proporcionar una corriente adicional a la carga; y polarizar el transistor mediante el uso de: una fuente de tensión acoplada a un drenaje del transistor; una primera resistencia acoplada al drenaje del transistor; una segunda resistencia acoplada entre la fuente de tensión y la primera resistencia; un segundo condensador acoplado a una fuente del transistor; y una tercera resistencia acoplada entre el segundo condensador y la primera y segunda resistencias; en donde una puerta del transistor se acopla al segundo condensador y a la tercera resistencia.

Otras características técnicas pueden resultar fácilmente evidentes para un experto en la técnica a partir de las siguientes figuras, descripciones y reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

Para una comprensión más completa de esta descripción y sus características, ahora se hace referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La FIGURA 1 ilustra un sistema de ejemplo que tiene un filtro de corriente de entrada constante para una fuente de alimentación de acuerdo con esta descripción;

La FIGURA 2 ilustra una fuente de corriente de ejemplo en el filtro de corriente de entrada constante de la FIGURA 1 de acuerdo con esta descripción;

Las FIGURAS 3 a 5B ilustran características operativas de ejemplo del sistema de la FIGURA 1 de acuerdo con esta descripción; y

La FIGURA 6 ilustra un método de ejemplo para proporcionar una corriente de entrada constante mediante el uso de un filtro para una fuente de alimentación de acuerdo con esta descripción.

Descripción detallada

Las FIGURAS 1 a 6, descritas a continuación, y las diferentes modalidades usadas para describir los principios de la presente invención en este documento de patente son sólo a modo de ilustración y no deben interpretarse de ninguna manera como una limitación del alcance de la invención. Los expertos en la técnica comprenderán que los principios de la presente invención pueden implementarse en cualquier tipo de dispositivo o sistema dispuesto de forma adecuada.

La FIGURA 1 ilustra un sistema de ejemplo 100 que tiene un filtro de corriente de entrada constante para una fuente de alimentación de acuerdo con esta descripción. Como se muestra en la FIGURA 1, el sistema 100 incluye un circuito de comunicación 102 acoplado a una etapa final 104 de radiofrecuencia (RF). El circuito de comunicación 102 generalmente representa componentes usados para preparar señales para transmisión inalámbrica y/o para procesar señales recibidas de manera inalámbrica. El circuito de comunicación 102 podría incluir cualquier componente adecuado para realizar cualquier función de comunicación adecuada. Por ejemplo, el circuito de comunicación 102 podría incluir una ruta de transmisión que use filtros, amplificadores, mezcladores y otros componentes para convertir una señal de banda base en una frecuencia intermedia o señal de RF. El circuito de comunicación 102 también podría incluir una ruta de recepción que use filtros, amplificadores, mezcladores y otros componentes para convertir una frecuencia intermedia o señal de RF en una señal de banda base. El circuito de comunicación 102 podría incluir cualquier otro componente o componentes adicionales de acuerdo con las necesidades particulares.

La etapa final 104 de RF generalmente representa los componentes usados para generar o preparar señales de RF para su transmisión por una antena 106 y/o para procesar señales de RF recibidas de forma inalámbrica por la antena 106. Por ejemplo, la etapa final 104 de RF podría incluir un amplificador de potencia para generar o amplificar señales de RF para transmisión inalámbrica. La etapa final 104 de RF podría incluir cualquier otro componente adicional de acuerdo con las necesidades particulares.

La antena 106 representa cualquier estructura adecuada para transmitir y/o recibir señales inalámbricas, tal como cualquier antena de RF adecuada. Nótese que, si bien el uso de señales de RF se describe aquí, el sistema 100 podría incluir una radio inalámbrica que se comunica mediante el uso de cualquier otra señal inalámbrica adecuada. Cuando se usan otros tipos de señales, pueden usarse componentes apropiados en el circuito de comunicación 102 y la etapa final 104 para manejar esos tipos de señales.

La etapa final 104 se acopla a la antena 106 mediante una conexión cableada 108. La conexión cableada 108 representa cualquier conector adecuado que transporta señales eléctricas a la antena 106 para transmisión inalámbrica y/o desde la antena 106 durante la recepción inalámbrica. En algunas modalidades, la conexión ^cableada108 ^{representa un cable coaxial.}

En este ejemplo, un sistema de fuente de alimentación proporciona energía a la etapa final 104 y normalmente a otros componentes, tal como otros componentes del sistema 100 u otros componentes dentro de un dispositivo o sistema más grande (como otros componentes de un avión militar o submarino). En este ejemplo, el sistema de fuente de alimentación incluye una fuente de energía 110, un filtro de corriente de entrada constante 112 y un convertidor CC-CC 114. La fuente de energía 110 representa cualquier fuente adecuada de energía operativa para el sistema 100, tal como al menos una batería, celda de combustible, celda solar u otra fuente de alimentación. En modalidades particulares, la fuente de energía 110 representa una fuente de alimentación en un avión militar o submarino. El filtro de corriente de entrada constante 112 representa un filtro que ayuda a asegurar que la corriente extraída de la fuente de energía 110 sufra poco o ningún rizado y, por lo tanto, permanece constante (al menos durante un período de tiempo dado). El convertidor CC-CC 114 representa cualquier estructura adecuada configurada para convertir energía de una forma de corriente continua (CC) a otra. El convertidor CC-CC 114 podría, por ejemplo, representar un convertidor reductor, elevador, reductor-elevador u otro tipo de convertidor de tensión.

Como se señaló anteriormente, el filtro de corriente de entrada constante 112 ayuda a garantizar que la corriente de rizado extraída de la fuente de energía 110 por la etapa final 104 se reduzca o elimine sustancialmente, lo que ayuda a una radio inalámbrica que incluye los componentes 102-104 a satisfacer requisitos tales como los requisitos CE101. En este ejemplo, el filtro de corriente de entrada constante 112 incluye una fuente de corriente 116 y un condensador 118. La fuente de corriente 116 representa cualquier estructura adecuada configurada para generar una corriente de salida mientras extrae corriente de entrada constante de la fuente de energía 110 durante al menos un período de tiempo dado. En algunas modalidades, la fuente de corriente 116 incluye un transistor de efecto de campo de tipo n (NFET), que se configura para que funcione como una fuente de corriente. En la FIGURA 2, que se describe a continuación, se muestra una modalidad de ejemplo de la fuente de corriente 116. El condensador 118 representa cualquier estructura capacitiva adecuada que tenga cualquier capacitancia adecuada, tal como un capacitor que tenga una capacitancia de aproximadamente 60000 pF. Si bien el condensador 118 puede ser bastante grande y tardar varios segundos en cargarse al encender el sistema si se siguen los requisitos de límite de entrada (que generalmente se imponen), esto puede ser aceptable, particularmente cuando una radio inalámbrica realiza numerosas operaciones de procesamiento digital al arrancar y la radio no emite ninguna señal de RF hasta que los circuitos de control funcionen correctamente.

Durante el funcionamiento, la fuente de corriente 116 proporciona una corriente estable (constante). La corriente puede suministrarse al convertidor CC-CC 114 o al condensador 118. Cuando no se producen transmisiones inalámbricas y la etapa final 104 requiere poca o ninguna energía, la corriente de la fuente de corriente 116 se proporciona como corriente de carga al condensador 118. Cuando se producen transmisiones inalámbricas y la etapa final 104 requiere más energía, la corriente de la fuente de corriente 116 y la corriente adicional descargada del condensador 118 se suministran al convertidor CC-CC 114 para su uso como corriente de entrada en la etapa final 104.

Mientras la radio inalámbrica está funcionando, una potencia de transmisión variable puede dar como resultado una corriente de entrada variable a la etapa final 104, lo que provoca una corriente de salida variable del convertidor CC-CC 114 y, por lo tanto, una corriente de entrada variable al convertidor CC-CC 114. El filtro de corriente de entrada constante 112 ayuda a evitar que esta corriente de entrada variable al convertidor CC-CC 114 aparezca como una corriente de rizado en la fuente de energía 110. En cambio, es la corriente de descarga del condensador la que varía con la corriente de entrada a la etapa final 104. Esto da como resultado una tensión de rizado en el condensador 118, pero poca o ninguna corriente de rizado en la fuente de energía 110.

De esta forma, una radio inalámbrica que tenga una característica de potencia de salida variable en el tiempo puede satisfacer el requisito de que consuma una corriente de entrada constante. Por lo tanto, el filtro de corriente de entrada constante 112 puede agregarse delante de la radio inalámbrica para actuar eficazmente como un filtro electrónico. Esto puede permitir, por ejemplo, que una gran cantidad de radios inalámbricas satisfagan más fácilmente los requisitos CE101. Además, es posible que se requiera que algunos dispositivos cumplan con los requisitos "TEMPEST" de los Estados Unidos y la OTAN. Para algunos dispositivos, es posible obtener información segura de un dispositivo monitoreando su corriente de entrada. El uso del filtro de corriente de entrada constante 112 junto con una radio inalámbrica u otro dispositivo (particularmente cuando se integra en un solo chip de circuito integrado) puede ayudar a asegurar el cumplimiento de TEMPEST o requisitos similares.

En modalidades particulares, la etapa final 104 podría compartir una tierra común con un extremo de un cable coaxial que forma la conexión cableada 108, y esa tierra común también podría funcionar como un retorno DC para el convertidor CC-CC 114. El otro extremo del cable coaxial que forma la conexión cableada 108 podría conectarse a tierra en el chasis de un dispositivo o sistema más grande, tal como el chasis de un avión.

Aunque la FIGURA 1 ilustra un ejemplo de un sistema 100 que tiene un filtro de corriente de entrada constante 112 para una fuente de alimentación, pueden realizarse diferentes cambios en la FIGURA 1. Por ejemplo, como se indicó anteriormente, el sistema 100 podría usarse con una radio inalámbrica u otro dispositivo que transmita señales en cualquier frecuencia o frecuencias adecuadas y no se limita a su uso con dispositivos de RF. Además, el filtro de corriente de entrada constante 112 no necesita usarse con una radio inalámbrica en absoluto y podría usarse con cualquier dispositivo electrónico que tenga una característica de potencia de salida variable en el tiempo con un requisito de corriente de entrada constante.

La FIGURA 2 ilustra una fuente de corriente 116 de ejemplo en el filtro de corriente de entrada constante 112 de la FIGURA 1 de acuerdo con esta descripción. Como se muestra en la FIGURA 2, la fuente de corriente 116 incluye un NFET 202 que funciona como una fuente de corriente controlable. El NFET 202 tiene un drenaje acoplado a la fuente de energía 110 y una fuente acoplada al convertidor CC-CC 114. El drenaje del NFET 202 también se acopla a una fuente de tensión 204 y una resistencia 206. Una resistencia 208 se acopla entre la fuente de tensión 204 y la resistencia 206. Una resistencia 210 se acopla entre un condensador 212 y las resistencias 206-208, y el condensador 212 se acopla a la fuente del NFET 202. Una puerta del NFET 202 se acopla entre la resistencia 210 y el condensador 212. Un diodo Zener 214 se acopla a través del NFET 202.

La fuente de tensión 204 representa cualquier fuente adecuada de tensión, tal como una batería de 5 V u otra. Cada una de las resistencias 206-210 incluye cualquier estructura resistiva adecuada que tenga cualquier resistencia adecuada. Las resistencias 206-210 podrían, por ejemplo, tener resistencias de aproximadamente 3 kQ, 18 kQ y 10 kQ, respectivamente. El condensador 212 representa cualquier estructura capacitiva adecuada que tenga cualquier capacitancia adecuada, tal como aproximadamente 188 pF. El diodo Zener 214 representa cualquier diodo adecuado, tal como un diodo Zener de aproximadamente 4 V.

Las FIGURAS 3 a 5B ilustran características operativas de ejemplo del sistema 100 de la FIGURA 1 de acuerdo con esta descripción. La fuente de corriente 116 de la FIGURA 2 aprovecha el hecho de que el NFET 202 es un dispositivo que actúa inherentemente como fuente de corriente. La FIGURA 3 ilustra un gráfico 300 que representa características de ejemplo de un NFET genérico 202. Tenga en cuenta que, para una tensión de puerta dada, la corriente de drenaje del NFET 202 permanece constante incluso cuando la tensión de drenaje a fuente del NFET 202 cambia drásticamente. Si puede aplicarse la tensión de puerta correcta, el NFET 202 por lo tanto funciona como una fuente de corriente. La resistencia 206 puede ajustarse para el NFET 202 particular seleccionado para la fuente de corriente 116 para ayudar a proporcionar la tensión de puerta correcta de modo que el NFET 202 funcione como una fuente de corriente. La resistencia 206 funciona para mantener el NFET 202 apenas polarizado para que funcione como una fuente de corriente constante y, una vez seleccionado, su valor no necesita cambiar.

Si aumenta la corriente promedio requerida en el sistema 100, aumenta la tensión a través del NFET 202. Esto hace que aumente la tensión en el condensador 212, lo que a su vez hace que aumente la tensión de la puerta y que el NFET 202 se encienda con más fuerza. En ese punto, se ha alcanzado un nuevo punto operativo. La operación puede continuar hasta que se requiera una nueva corriente promedio. El diodo Zener 214 limita la tensión a través del NFET 202 y es capaz de conducir la corriente requerida. Esto pone una tensión específica (tal como alrededor de 4 V) a través del NFET 202, y el diodo Zener 214 toma el control tan pronto como el condensador 212 se carga a la tensión correcta. De esta forma, la fuente de corriente 116 funciona de manera autorreguladora. En modalidades particulares, puede lograrse un funcionamiento aceptable si los cambios se realizan a una velocidad que se traduce en menos de 30 Hz, aunque otras modalidades pueden admitir velocidades diferentes.

La FIGURA 4 ilustra un gráfico 400 que representa un ejemplo de tensión en el condensador 212 en la fuente de corriente 116 del filtro de corriente de entrada constante 112 durante el funcionamiento de una radio inalámbrica. En este ejemplo, la tensión del condensador oscila repetidamente hacia arriba y hacia abajo durante los tiempos de carga 402 y los tiempos de descarga 404, respectivamente. Cuando la tensión del condensador aumenta durante los tiempos 402, la etapa final 104 no está transmitiendo y la corriente del NFET 202 carga el condensador 212. Cuando la tensión del condensador está disminuyendo durante los tiempos 404, la etapa final 104 está transmitiendo, parte de la corriente necesaria para la etapa final 104 proviene del NFET 202, y el resto de la corriente necesaria para la etapa final 104 proviene del condensador 212. En la Tabla 1 se muestran diferentes tiempos de carga (tiempo 402) y de descarga (tiempo 404), aunque estos valores son solo para ilustración.

Tabla 1

Durante el funcionamiento, la corriente de entrada proporcionada a la etapa final 104 normalmente cambia de valor. Por ejemplo, como se describió anteriormente, la cantidad de corriente proporcionada a la etapa final 104 puede variar dependiendo de si la etapa final 104 está generando activamente una señal para la transmisión. Además, la cantidad de corriente proporcionada a la etapa final 104 puede variar en dependencia de la forma de onda de transmisión y la potencia de salida de transmisión requerida. Por lo tanto, la corriente aumenta y disminuye repetidamente a medida que la radio inalámbrica está transmitiendo (modulada) y no transmitiendo (no modulada). En modalidades particulares, el condensador 118 es relativamente grande para soportar la corriente de transmisión requerida cuando la fuente de corriente 116 aumenta, mientras que la corriente de entrada cambia a una tasa que está por debajo de una frecuencia especificada. Tenga en cuenta que la fuente de corriente 116 puede necesitar tiempo para lograr un punto de polarización óptimo después de cambios abruptos en la forma de onda de salida de RF, por lo que podrían usarse circuitos y entradas adicionales para "predecir" el punto de funcionamiento correcto esperado para acelerar el rendimiento.

Las FIGURAS 5A y 5B ilustran los gráficos 500, 550 que muestran ejemplos de beneficios del sistema 100. Como se muestra en la FIGURA 5A, una línea 502 representa el rizado de corriente permitido para dispositivos que operan a 28 V o menos de acuerdo con la Figura CE101-4 de la descripción CE101. Una línea 504 representa el rizado de la corriente de entrada para una radio inalámbrica RF que funciona sin el filtro de corriente de entrada constante 112. Como se muestra aquí, la radio inalámbrica RF no cumple con los requisitos CE101 para la mayor parte del espectro por debajo de aproximadamente 270 Hz, en algunos puntos hasta aproximadamente 25 dB.

Como se muestra en la FIGURA 5B, una línea 552 representa el rizado de corriente permitido para dispositivos que operan a 28 V o menos de acuerdo con la Figura CE101-4 de la descripción CE101. Una línea 554 representa el rizado de la corriente de entrada para una radio inalámbrica RF que funciona con el filtro de corriente de entrada constante 112. Como se muestra aquí, la radio inalámbrica RF cumple con los requisitos CE101 para el espectro que se muestra en la FIGURA 5B. Por lo tanto, el filtro de corriente de entrada constante 112 puede resolver problemas asociados con el cumplimiento de CE101 para cualquier transmisor de RF que necesite admitir formas de onda modernas mientras pasa los requisitos de CE101. El filtro de corriente de entrada constante 112 puede escalarse para adaptarse a cualquier tamaño de transmisor, por ejemplo, proporcionando un NFET 202 que tenga un tamaño apropiado para manejar la corriente necesaria. El filtro de corriente de entrada constante 112 también puede aplicarse a transmisores de entrada de CA, donde una entrada de CA se convierte en una entrada digital mediante un convertidor de digital a analógico (y el filtro de corriente de entrada constante 112 recibe la señal digital). Además, tenga en cuenta que podrían usarse diferentes técnicas de conmutación, tales como las que se usan con reguladores lineales, para mejorar las eficiencias del sistema 100.

Aunque la FIGURA 2 ilustra un ejemplo de la fuente de corriente 116 en el filtro de corriente de entrada constante 112 de la FIGURA 1, pueden realizarse diferentes cambios en la FIGURA 2. Por ejemplo, otras fuentes de corriente que usan un NFET como fuente controlable podrían usarse en el sistema 100. Aunque las FIGURAS 3 a 5B ilustran ejemplos de características operativas del sistema 100 de la FIGURA 1, pueden realizarse diferentes cambios en las FIGURAS 3 a 5B. Por ejemplo, estas figuras ilustran características operativas asociadas con implementaciones específicas del sistema 100, y los sistemas implementados de manera diferente podrían tener diferentes características operativas.

La FIGURA 6 ilustra un método de ejemplo 600 para proporcionar una corriente de entrada constante mediante el uso de un filtro para una fuente de alimentación de acuerdo con esta descripción. Como se muestra en la FIGURA 6, en la etapa 602 se extrae una corriente de entrada constante de una fuente de energía. Esto podría incluir, por ejemplo, la fuente de corriente 116 funcionando para asegurar que se extraiga una corriente de entrada constante de la fuente de energía 110 en el sistema 100.

Se apaga un transmisor en la etapa 604 y se carga un condensador durante el período de inactividad del transmisor mediante el uso de una fuente de corriente en la etapa 606. Esto podría incluir, por ejemplo, apagar la etapa final 104 en el sistema 100. Esto también podría incluir el uso de la fuente de corriente 116 para cargar el condensador 118.

El transmisor se enciende en la etapa 608, y un condensador se descarga durante el período de encendido del transmisor en la etapa 610. Esto podría incluir, por ejemplo, encender la etapa final 104 en el sistema 100. Esto también podría incluir descargar el condensador 118 para generar una corriente de descarga. La fuente de corriente y el condensador proporcionan corriente al transmisor durante el período de encendido del transmisor en la etapa 612. Esto podría incluir, por ejemplo, proporcionar corriente desde el NFET 202 hasta la etapa final 104 y proporcionar la corriente de descarga desde el condensador 118 hasta la etapa final 104.

De esta manera, el transmisor recibe la corriente de entrada necesaria durante sus tiempos de encendido del NFET 202 y el condensador 118, mientras que el condensador 118 se carga durante los tiempos de inactividad del transmisor. Como resultado, aparece poca o ninguna corriente de rizado en la fuente de energía 110 del transmisor. Aunque la FIGURA 6 ilustra un ejemplo de un método 600 para proporcionar una corriente de entrada constante mediante el uso de un filtro para una fuente de alimentación, pueden realizarse diferentes cambios en la FIGURA 6. Por ejemplo, podría usarse el mismo método o uno similar para cualquier carga que tenga una característica de potencia de salida variable en el tiempo con un requisito de corriente de entrada constante. Además, aunque se muestran como una serie de etapas, diferentes etapas en la FIGURA 6 podrían solaparse, ocurrir en paralelo, ocurrir en un orden diferente u ocurrir cualquier número de veces.

Puede resultar ventajoso establecer definiciones de ciertas palabras y frases usadas a lo largo de este documento de patente. El término "pareja" y sus derivados se refieren a cualquier comunicación directa o indirecta entre dos o más elementos, estén o no esos elementos en contacto físico entre sí. Términos como "transmitir", "recibir" y "comunicar", así como sus derivados, abarcan tanto la comunicación directa como la indirecta. Los términos "incluir" y "comprender", así como sus derivados, significan inclusión sin limitación. El término "o" es inclusivo, significa y/o. La frase "asociado con", así como sus derivados, puede significar incluir, estar incluido dentro, interconectarse con, contener, estar contenido dentro, conectarse a, o con, acoplarse a, o con, ser comunicable con, cooperar con, intercalar, yuxtaponer, estar próximo a, estar vinculado a, o con, tener, tener una propiedad de, tener una relación con, o similar. El término "constante" significa al menos sustancialmente constante.

Si bien esta descripción ha descrito ciertas modalidades y métodos generalmente asociados, las alteraciones y permutaciones de estas modalidades y métodos serán evidentes para los expertos en la técnica. Los cambios, sustituciones y alteraciones son posibles sin apartarse del alcance de esta descripción, como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato que comprende:

una fuente de corriente (116) configurada para extraer una corriente de entrada constante de una fuente de energía (110) y para generar una corriente de salida, la fuente de corriente (116) que comprende un transistor de efecto de campo de tipo n (202) que se polariza para operar como una fuente de corriente constante;

en donde la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida a un primer condensador (118) y cargar el primer condensador (118) durante un primer período de tiempo asociado con el funcionamiento de una carga (104);

en donde la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida a la carga (104) y el primer condensador (118) se configura para proporcionar una corriente adicional a la carga (104) durante un segundo período de tiempo asociado con el funcionamiento de la carga (104);

en donde la fuente de corriente (116) comprende, además:

una fuente de tensión (204) acoplada a un drenaje del transistor (202);

una primera resistencia (206) acoplada al drenaje del transistor (202);

una segunda resistencia (208) acoplada entre la fuente de tensión (204) y la primera resistencia (206); un segundo condensador (212) acoplado a una fuente del transistor (202); y

una tercera resistencia (210) acoplada entre el segundo condensador (212) y la primera y segunda resistencias (206, 208); y

en donde una puerta del transistor (202) se acopla al segundo condensador (212) y a la tercera resistencia (210).

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde se selecciona una resistencia de la primera resistencia (206) para polarizar el transistor (202) para que funcione como una fuente de corriente constante.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fuente de corriente (116) comprende, además: un diodo Zener (214) acoplado a través del transistor (202).

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el diodo Zener (214) se configura para conducir corriente alrededor del transistor (202) cuando el segundo condensador (212) se carga a un nivel de tensión especificado.

5. Un sistema que comprende:

el aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y el primer condensador (118).

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende, además:

un convertidor CC-CC (114) acoplado a la fuente de corriente (116) y el primer condensador (118), el convertidor CC-CC (114) que se configura para acoplarse a la carga (104).

7. Un sistema que comprende:

el sistema de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, y la carga (104);

en donde la carga (104) comprende un dispositivo electrónico que tiene una característica de potencia de salida variable en el tiempo.

8. Un sistema que comprende:

en donde:

la carga (104) comprende una radio inalámbrica;

la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida al condensador (118) y cargar el condensador (118) durante períodos de tiempo en los que la radio inalámbrica no está transmitiendo; y

la fuente de corriente (116) se configura para proporcionar la corriente de salida a la radio inalámbrica y el condensador (118) se configura para proporcionar la corriente adicional a la radio inalámbrica durante períodos de tiempo en los que la radio inalámbrica está transmitiendo.

9. Un método (600) que comprende:

extraer (602) una corriente de entrada constante desde una fuente de energía (110) mediante el uso de una fuente de corriente (116);

generar una corriente de salida mediante el uso de un transistor de efecto de campo de tipo n (202) en la fuente de corriente (116) que se polariza para que funcione como una fuente de corriente constante; durante un primer período de tiempo asociado con el funcionamiento de una carga (104), cargar (606) un primer condensador (118) mediante el uso de la corriente de salida;

durante un segundo período de tiempo asociado con el funcionamiento de la carga (104), proporcionar (612) la corriente de salida a la carga (104) y descargar el primer condensador (118) para proporcionar una corriente adicional a la carga (104); y

polarizar el transistor (202) mediante el uso de:

una fuente de tensión (204) acoplada a un drenaje del transistor (202);

una primera resistencia (206) acoplada al drenaje del transistor (202);

una tercera resistencia (210) acoplada entre el segundo condensador (212) y la primera y segunda resistencias (206, 208);

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que además comprende:

conducir corriente alrededor del transistor (202) mediante el uso de un diodo Zener (214) cuando el segundo condensador (212) se carga a un nivel de tensión especificado.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende, además:

proporcionar la corriente de salida y la corriente adicional a un convertidor CC-CC (114) que se acopla a la carga (104).

12. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la carga (104) comprende un dispositivo electrónico que tiene una característica de potencia de salida variable en el tiempo.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde:

la carga (104) comprende una radio inalámbrica;

la corriente de salida se proporciona al primer condensador (118) y carga (606) el primer condensador (118) durante períodos de tiempo en los que la radio inalámbrica no está transmitiendo; y

la corriente de salida y la corriente adicional se proporcionan (612) a la radio inalámbrica durante los períodos de tiempo en que la radio inalámbrica está transmitiendo.