MX2010005314A - Balastro electronico con convertidor dc-dc (corriente directa-corriente directa) para correccion de factor de energia escalonada ascendente/descendente apropiado para aplicaciones de alto voltaje de entrada. - Google Patents
Balastro electronico con convertidor dc-dc (corriente directa-corriente directa) para correccion de factor de energia escalonada ascendente/descendente apropiado para aplicaciones de alto voltaje de entrada.Info
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Abstract
Los balastos electrónicos y los convertidores DC-DC reductor-elevador se presentan con un convertidor (210) reductor con dos dispositivos interruptores conectados con dos capacitancias (C1, C2) y dos diodos (D1, D2) para limitar los voltajes del dispositivo interruptor individual a aproximadamente la mitad del voltaje de entrada DC del convertidor o menos.
Description
BALASTO ELECTRÓNICO CON CONVERTIDOR DC-DC
(CORRIENTE DIRECTA-CORRIENTE DIRECTA) PARA
CORRECCIÓN DE FACTOR DE ENERGÍA ESCALONADA
ASCENDENTE/DESCENDENTE APROPIADO PARA APLICACIONES
DE ALTO VOLTAJ E DE ENTRADA
Antecedentes de la Invención
En la técnica de iluminación artificial, los convertidores DC-DC con frecuencia se emplean en balastos electrónicos para llevar a cabo una transformación descendente escalonada de la energ ía de entrada rectificada antes de su inversión para activar una carga de lámpara. En aplicaciones de alto voltaje de entrada, el voltaje rectificado de entrada puede exceder la tasa máxima de voltaje de los interruptores del medio de voltaje en las arquitecturas convencionales de convertidor de reducción-elevación y otras arquitecturas de convertidor DC-DC. De conformidad con esto, los convertidores DC-DC de balasto convencional requieren el uso de componentes electrónicos de alto voltaje demasiado caros, tales como interruptores con tasa para 1000V o más. Además del costo incrementado y de los problemas de disponibilidad de los componentes, tales dispositivos pueden experimentar de altos niveles de pérdidas de conducción y así presentan problemas de eficiencia para el balasto. De conformidad con esto, existe la necesidad de convertidores DC-DC mejorados para balastos electrónicos de alto voltaje, con los cuales se puedan mitigar o superar los problemas antes mencionados y otros que se
presentan con los dispositivos convencionales.
Breve Descripción de la Invención
Se describe un balasto electrónico y los convertidores DC-DC para balastos electrónicos. El balasto incluye un rectificador que proporciona el voltaje DC rectificado desde la energ ía eléctrica AC de entrada, así como un convertidor DC-DC reductor-elevador y un inversor que proporciona una salida AC para activar la lámpara. El convertidor DC-DC incluye un convertidor reductor que convierte la salida del rectificador en una DC intermedia, así como un convertidor elevador que convierte la DC intermedia en una salida DC del convertidor para proporcionar la energía DC al inversor. El convertidor reductor incluye dos capacitancias en una primera rama de circuito a través de la salida del rectificador, primer y segundo diodos en una segunda rama del circuito a través de la salida del convertidor reductor y primer y segundo dispositivos interruptores acoplados entre la salida del rectificador y la salida del convertidor reductor para proporcionar el voltaje de DC intermedia a la salida del convertidor reductor de conformidad con una o más señales de control del convertidor reductor.
Se proporciona un convertidor DC-DC para convertir el voltaje DC rectificado en un voltaje de salida DC del convertidor en un balasto electrónico. El convertidor DC-DC incluye un convertidor reductor para convertir la salida del rectificador en una DC intermedia, y un convertidor elevador para convertir la DC intermedia en una salida DC del convertidor.
El convertidor reductor incluye dos dispositivos interruptores, dos capacitancias en una primera rama del circuito a través de la salida del rectificador y dos diodos en una segunda rama del circuito a través dé la salida del convertidor reductor, en donde los dispositivos interruptores del convertidor reductor están acoplados entre la salida del rectificador y la salida del convertidor reductor para proporcionar un voltaje de DC intermedia en la salida del convertidor reductor de conformidad con una ó más señales de control del convertidor reductor.
Breve Descripción de los Dibujos
Una o más modalidades ejemplificativas se establecen en la siguiente descripción detallada y en los dibujos, en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama esquemático, simplificado que ilustra un balasto electrónico ejemplificativo con un convertidor DC-DC de corrección de factor de energ ía.
La Figura 2 ilustra una primera modalidad de un convertidor DC-DC de alto voltaje de entrada en el balasto electrónico de la Figura 1 .
La Figura 3 ilustra una segunda modalidad de un convertidor DC-DC en el balasto electrónico de la Figura 1 .
La Figura 4 ilustra una tercera modalidad de un convertidor DC-DC en el balasto de la Figura 1 .
La Figura 5 es un diagrama esquemático que ilustra una primera trayectoria de conducción en la modalidad del convertidor DC-DC de la Figura 4, antes de la activación del controlador de corrección de factor de
energ ía.
La Figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra un estado operativo ejemplificativo de la modalidad del convertidor de las Figuras 4 y
5, con el primer dispositivo interruptor del convertidor reductor ENCENDIDO y los otros dispositivos interruptores APAGADOS.
La Figura 7 es un diagrama esquemático que ilustra otro estado operativo ejemplificativo de la modalidad del convertidor de las Figuras 4- 6, con los tres dispositivos interruptores ENCENDIDOS.
La Figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra otro estado operativo ejemplificativo de la modalidad del convertidor de las Figuras 4- 7, con los tres dispositivos interruptores APAGADOS; y
La Figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra otros detalles del controlador de factor de energía ejemplificativo en la modalidad del convertidor de las Figuras 4-8.
Descripción Detallada de la Invención
Con referencia ahora a los dibujos, en donde se utilizan números de referencia iguales para referirse a los elementos iguales, y en donde varias características no están dibujadas necesariamente a escala, la Figura 1 ilustra un balasto 102 electrónico ejemplificativo con una salida 106 para proporcionar una energ ía de salida AC para operar una lámpara 108. El balasto 102 incluye un rectificador 1 10 que recibe y rectifica la energ ía AC de una sola fase o de múltiples fases desde la entrada 104 del balasto, en donde se puede emplear cualquier forma de rectificador 10 de
onda completa, o de media onda, pasivo o activo, tal como un rectificador de puente completo que tiene cuatro diodos (no mostrados) en una modalidad . El rectificador 1 1 0 tiene una salida 1 1 2 para proporcionar un voltaje DC rectificado a un convertidor 1 20 DC-DC tipo conmutación, el cual incluye varios dispositivos interruptores operados por señales 1 32 , 1 34 de control desde un controlador 1 30 para convertir un voltaje rectificado en un voltaje de salida DC del convertidor a una salida 122 del convertidor. El controlador 1 30 del convertidor DC-DC puede ser cualquier hardware, software, firmware, lógico configurable/programable, o combinaciones de los mismos med iante el cual se puedan generar las señales 1 32, 1 34 de control de conmutación para activar los dispositivos interruptores del convertidor 120 DC-DC para im plementar la conversión deseada del DC rectificado en una salida DC del convertidor. En ciertas modalidades, por ejemplo, el voltaje de entrada RMS es de 480VAC, y el voltaje en la salida 1 22 del convertidor puede estar sobre 800VDC. Además, el control 1 30 del convertidor, en algunas modalidades incluye u n componente 1 36 de control de factor de energ ía para controlar el factor de energ ía del balasto 102. Un controlador apropiado es un controlador L6562 PFC convencional . Otros detalles de varias modalidades del convertidor 1 20 DC-DC se ilustran y describen a continuación con referencia a las Figuras 2-4. Un inversor 140 está acoplado en forma operativa con la salida 122 del convertidor y convierte el voltaje de salida DC del convertidor para proporcionar un voltaje de salida AC para activar la lámpara 1 08 en la salida 106 del inversor, en donde el inversor 1 40 puede ser cualquier convertidor DC a AC, tal como los que incluye n
dispositivos interruptores operados de conformidad con las señales 152 de control del inversor desde un controlador 1 50 del inversor, y que opcionalmente, puede incluir un transformador u otros com ponentes de aislamiento (no mostrados) para aislar la salida AC de la energía de entrada .
La Figura 2 ilustra otros detalles de una modalidad del convertidor 1 20 DC-DC en el balasto 102, en donde se emplea el convertidor 210 reductor de múltiples interruptores junto con el convertidor 220 elevador para controlar los niveles de voltaje observados por los elementos interruptores del convertidor DC-DC individual . El convertidor 21 0 reductor incluye una rama superior del circuito que incluye un primer dispositivo Q 1 i nterruptor acoplado entre el riel superior de la salida 1 1 2 del rectificador y un riel superior de la salida 212 del convertidor reductor, así como una rama inferior del circuito que incluye un segundo dispositivo Q2 interruptor acoplado entre el riel inferior de salida del rectificador y el riel inferior de la sa l ida 21 2 del convertidor reductor. Los dispositivos interruptores pueden ser cualquier forma de interruptores que operan a través de señales 1 32 de control eléctrico desde el controlador 1 30 para cambiar un estado ENCENDIDO o cond uctor y un estado APAGADO o no conductor, tal como un MOSFET u otro componente o combinación de interruptores con base de semi-conductores de los componentes interruptores (por ejemplo, Q 1 o Q2 pueden comprender, en forma individ ual , dos o más interruptores con base de semiconductor conectados en serie o paralelos para la operación para cambiar en forma selectiva entre los estados ENCENDIDO y APAGADO, de conformidad con las seña les 1 32 de control
correspondientes). En una implementación ejemplificativa, los dispositivos Q 1 y Q2 interruptores son transistores MOSFET tipo N con una tasa de voltaje de drenaje-fuente de aproximadamente 600 voltios y una corriente de drenaje tasada de aproximadamente 10 amperios, tal como la Parte No . STP1 0N K60Z de ST Microelectronics para el balasto 102 q ue tiene un voltaje de entrada de 347-480VAC y un voltaje de salida de aproximadamente 450V.
El convertidor 1 20 reductor de la Figura 2 también incluye primera y seg unda capacitancias C1 y G2 del convertidor reductor acopladas en serie en una primera rama de circuito a través de la salida 1 1 2 del rectificador, q ue tiene aproximadamente la misma capacitancia en ciertas modalidades.
Un ejemplo son los capacitores C 1 y C2 de 0.22 µ? q ue tienen una tasa de voltaje de aproximadamente 630V. Además, el primer y el segundo d iodos D 1 y D2 del convertidor, están acoplados en serie en una segunda rama del circuito a través de la salida 21 2 del convertidor red uctor, como se muestra , tal como diodos de rápida recuperación tipo MU R1 60, en un ejemplo. Un nodo 302 central en la segunda rama del circuito entre los d iodos D1 y D2 se conecta en la modalidad ilustrada con un nodo central entre las capacitancias C1 y C2 en la primera rama del circuito del convertidor 210 reductor. Los d ispositivos Q 1 y Q2 interru ptores del convertidor reductor operan de conformidad con la señal 1 32 de control para convertir en forma selectiva el voltaje DC rectificado en la sa lida 1 1 2 del rectificador para proporcionar un voltaje DC intermedio en la salida 21 2 del convertidor reductor, en donde las señales 1 32 de control de conmutación provistas para los dos d ispositivos Q 1 y Q2
interruptores, puede, pero no necesitan, estar sincronizadas para cambiar los interruptores Q1 y Q2 en ENCENDIDO y APAGADO al mismo tiempo. El controlador 1 30 también puede emplear uno o más valores de retroalimentación o señales 138 con el fin de implementar un control dé circuito cerrado del convertidor 120 DC-DC, por lo general de uno o ambos convertidores 21 0, 220 reductor y elevador, y también puede emplear un componente 136 de corrección de factor de energ ía (PFC) para ajusfar en forma selectiva las señales 1 32 de control del convertidor reductor y/o la señal 134 de control del convertidor elevador para controlar el factor de energ ía del balasto.
El convertidor 220 elevador ejemplificativo incluye una inductancia L acoplada con la salida 212 del convertidor reductor, así como un diodo D3 del convertidor elevador (por ejemplo, MUR 160) acoplado entre la inductancia L y la salida 1 22 del convertidor, así como una capacitancia C3 del convertidor elevador (por ejemplo, 22µ?, 500V en un ejemplo) acoplada a través de la salida 122 del convertidor, y un dispositivo Q3 interruptor del convertidor elevador acoplado entre la salida 212 del convertidor reductor y la salida 122 del convertidor. En una modalidad , el Q3 puede ser del mismo tipo que los interruptores Q1 y Q2 interruptores del convertidor reductor (por ejemplo, STP10NK60Z, etc. ) y el interruptor Q3 opera de conformidad con la señal 1 34 de control del convertidor elevador para convertir, en forma selectiva, el voltaje DC intermedio para proporcionar un voltaje de salida DC del convertidor en la salida 122 del convertidor. En las modalidades ilustradas, también el controlador 130 proporciona las señales 132 y 1 34 de control reductor y elevador en fase,
de modo que todos los transistores Q1 -Q3 están ENCENDIDOS al mismo tiempo y están APAGADOS al mismo tiempo, aunque no es un estricto requerimiento de la presente invención. A diferencia de los convertidores DC-DC reductor-elevador en cascada convencional' ' en * donde lós componentes interruptores se pueden someter a tensiones de voltaje hasta el nivel del voltaje DC rectificado desde el rectificador 1 10, las capacitancias C1 , C2 y los diodos D1 , D2 del convertidor reductor limitan los voltajes individuales a través de los dispositivos Q1 y Q2 interruptores a aproximadamente la mitad del voltaje DC rectificado o menos, tal' como dentro de aproximadamente 2-5 voltios de Vin/2, y así, el convertidor 120 no necesita incluir dispositivos interruptores de alto voltaje. Por ejemplo, cuando el voltaje de salida desdé el rectificador 1 10 es aproximadamente 670VDC (por ejemplo, para una entrada de 480VAC), se pueden utilizar dispositivos Q 1 y Q2 de 600 voltios en el convertidor 21 0 reductor, ya que los voltajes más altos que estos dispositivos experimentarán serán de aproximadamente 340 voltios.
En general, el controlador 130 proporciona las señales 1 32 y 134 a dos etapas 210 y 220 del convertidor 120 para producir en forma cooperativa un voltaje DC regulado a la salida 1 22 del convertidor para el uso posterior por el inversor 140 para energizar la carga 108 de la lámpara y en ciertas modalidades, el controlador 130 también regula el factor de energ ía del balasto por la provisión de las señales 132, 1 34 de control. El convertidor 120 de dos etapas así, constituye un regulador de conmutación en la forma de un convertidor reductor-elevador de tres niveles, el cual tiene un primer estado, en donde todos los interruptores Q 1 -Q3 están en
una posición conductiva (ENCENDIDOS), y un segundo estado en donde todos los interruptores Q1-Q3 están en una posición no conductiva (APAGADOS), con un tiempo de ciclo de Ton+Toff. Cuando todos los dispositivos interruptores están ENCENDIDOS, la corriente desde el rectificador 110 fluye a través del inductor L del convertidor elevador que almacena energía, y cuando los interruptores Q1-Q3 están APAGADOS, la energía almacenada del inductor L se transfiere para cargar el capacitor C3 de salida en la salida 122 del convertidor a través del diodo D3. Además, cuando los interruptores Q1-Q3 están ENCENDIDOS, los voltajes a través de los capacitores C1 y C2 y los voltajes a través de los diodos D1 y D1 son Vin/2. Además, cuando los interruptores Q1-Q3 están apagados, la corriente desde el inductor L fluye a través de los diodos D1 y D2 en la segunda rama del circuito e incluso cuando la salida 212 del convertidor reductor cae a cerca de cero voltios, los voltajes observados en Q1 y Q2 son menos que Vin/2.
Con el fin de asegurar que la tierra de la rama inferior de la entrada y la salida del convertidor DC-DC estén al mismo potencial, la Figura 3 ilustra otra modalidad, en donde los dispositivos Q1 y Q2 interruptores del convertidor reductor están en la rama superior del circuito del convertidor 210 reductor. En esta modalidad, el convertidor 210 reductor también incluye una capacitancia C4 adicional acoplada entre el primer nodo 301 que une al primer y al segundo dispositivos Q1 y Q2 interruptores y un segundo nodo 302 une el primer y el segundo diodos D1 y D2 interruptores del convertidor reductor. En un ejemplo, la capacitancia C4 es de 0.½F y se tasa a 630V.
La Figura 4 ilustra otra modalidad del convertidor 120 DC-DC, en donde un diodo D4 está conectado con el convertidor reductor que tiene un ánodo acoplado con un nodo 303 que une la primera y segunda capacitancias *C1 y C2 del convertidor reductor y un cátodo acoplado con el primer nodo 301 , así como un cuarto diodo D5 con un ánodo acoplado con el segundo nodo 302 y un cátodo acoplado con el tercer nodo 303. En esta modalidad, los diodos D4 y D5 facilitan la fijación del voltaje en la capacitancia C4 exploradora incluso cuando los dispositivos Q 1 y Q2 sean activados en tiempos un poco diferentes. Al igual que las modalidades de las Figuras 2 y 3 anteriores, la tensión de voltaje de Q1 y Q2 es la mitad del voltaje de entrada en el convertidor 120 reductor-elevador de tres niveles de la Figura 4, lo cual permite el uso de los dispositivos Q 1 y Q2 de bajo voltaje.
Durante la operación de las modalidades de las Figuras 3 y 4, cuando el Q1 y el Q2 se abren y cierran en forma concurrente, los voltajes a través de C1 y C2 son generalmente iguales (Vin/2) y el voltaje a través del capacitor C4 explorador se fija al voltaje a través de C1 (Vin/2), por lo cual la tensión de voltaje en Q1 es la mitad del voltaje de entrada en la salida 1 1 2 del rectificador. De la misma forma, los voltajes más altos observados por Q2, D1 y D2 son Vin/2. En la modalidad de la Figura 4, cuando Q1 -Q3 están ENCENDI DOS, el capacitor C1 cargará a C4, ya que estas capacitancias forman un circuito paralelo a través de Q1 y del diodo D5, y ya que el voltaje a través de C1 es Vin/2, entonces el voltaje C4 del capacitor explorador también es Vin/2. Como resultado, cuando los dispositivos Q 1 -Q3 interruptores están APAGADOS, el voltaje en el nodo
302 está cerca de cero y el voltaje en el nodo 301 estará cerca de Vin/2 debido al voltaje del capacitor de C4. Debido a q ue C4 ajusta el voltaje en el nodo 301 aproximadamente a Vin/2, la caída de voltaje a través de Q1 es aproximadamente Vin/2, y también la ca ída de voltaje a través de Q2 está cerca de Vin/2. De este modo, la capacitancia C4 exploradora en las modalidades de las Figuras 3 y 4, controla la tensión del voltaje de los dispositivos Q 1 y Q2 interruptores para estar aproximadamente a Vin/2 o menos dura nte la operación del convertidor 1 20.
La Figura 5 ilustra un convertidor 1 20 DC-DC de la Figura 4, en un estado inicial antes de la activación del controlador 1 30 PFC, en donde todos los dispositivos Q 1 -Q3 interruptores están APAGADOS, tal como du rante el encend ido del convertidor 120. En esta situación , la salida 1 1 2 del rectificador (Vin) se impone a través de los capacitores C1 y C2 , y cualq uier corriente circulante a lo largo de la trayectoria 401 de circuito en el convertidor 21 0 reductor y en el convertidor 220 elevador cargan la capacitancia C4 con el diodo D4 en una posición conductiva (ENCEND I DO). En una modalidad , en donde la capacitancia C4 es mucho más baja q ue la capacitancia C3 del convertidor reductor, la mayoría del voltaje será aplicado a C4, para q ue la división del voltaje sea tal que el voltaje a través C4 sea aproximadamente ig ual al voltaje a través de C2, que es de aproximadamente Vin/2.
Con referencia ta mbién a las Figuras 6 a la 9, en una im plementación de la modalidad de la Figura 4, los dispositivos Q 1 y Q2 interru ptores del convertidor red uctor no necesitan con mutarse en forma simultánea, con el fin de también proporcionar el control sobre el balance
de voltaje entre Q 1 y Q2. La Figura 6 muestra la modalidad del convertidor de las Figuras 4 y 5 en un estado operativo ejemplificativo con el primer d ispositivo interruptor del convertidor reductor ENCEND IDO . En esta condición, cuando Q 1 se APAGA, la capacitancia C4 se cargará por la capacitancia C1 a través del diodo D5 por la corriente que fluye en una trayectoria 402 de circuito y el voltaje a través de estas capacitancias será aproximadamente igual (por ejemplo, aproximadamente Vin/2). De este modo, se facilita la provisión de Vin/2 a través de C4. La Figura 7 muestra el estado operativo del convertidor con todos los tres dispositivos Q 1 -Q3 interruptores ENCENDIDOS. En este caso, la corriente circula a lo largo de la trayectoria 403 de circuito por lo cual, la energ ía se almacena en el ind uctor L del convertidor elevador. Después , todos los d ispositivos Q 1 -Q3 interruptores se APAGAN, como se muestra en la Figu ra 8. Con Q 1 y Q2 APAGADOS , las capacitancias C1 y C2 se cargan por el voltaje de entrada , de modo que los voltajes de estas capacitancias C1 y C2 están aproximadamente a Vin/2, dependiendo de la capacitancia que coincide con estos componentes. En la modalidad de las Figuras 4-8, incluso cuando la conmutación y otras características operativas de los dispositivos Q 1 y Q2 interruptores del convertidor reductor son diferentes , el uso de los diodos D4 y D5 y la capacitancia C4 operan para mantener el voltaje de C4 aproximadamente a Vin/2.
También, la implementación de un retraso de conmutación entre la activación de Q 1 y Q2 (por ejemplo, con Q 1 APAGADO a ntes de que Q2 se APAG UE), el voltaje a través de C4 se puede regular mejor aproximadamente a Vin/2 en forma automática sin controles complejos.
La Figura 9 ilustra otros detalles de un controlador 1 30 del factor de energ ía ejemplificativo en la modalidad del convertidor de las Fig uras 4-8. Como se muestra en la Figura 9, un voltaje rectificado (entrada directa) se detecta por un-divisor de voltaje creado con el uso de los resistores R1 y R2 conectados en serie a través de la salida 1 1 2 del rectificador, y una señal de voltaje de salida Vo-retroalimentación se detecta a través, del divisor de voltaje creado por los resistores R3 y R4 conectados en serie a través de la salida 1 22 del convertidor. Además, un resistor R5 está conectado entre la fuente S3 del dispositivo Q3 interruptor y la tierra del circuito inferior para detectar la corriente ( Idetectar) a través de Q3. Las señales 1 38 de retroalimentación detectadas (voltaje directo de entrada , voltaje de salida Vo-retroalimentación , y la señal de corriente Idetección ) son provistas a l componente 1 36 PFC del control 1 30 del convertidor. El com ponente 1 36 PFC del control 130 lleva a cabo la regulación del voltaje y el control de compensación de factor de energ ía a l proporcionar por lo menos una salida de impulso a un circuito 1 37 activador, que a su vez, genera la señal 1 34 de control del convertidor elevador para activar la compuerta G3 del dispositivo Q3 interruptor y también las señales 1 32 de control del convertidor red uctor q ue activan las compuertas G 1 y G2 del primer y segundo dispositivos Q 1 y Q2 interruptores del convertidor reductor, respectivamente. El circuito 1 37 activador en una modal idad , incluye uno o más componentes de aislamiento, tal como un transformador para aislar las señales 132, 1 34 y puede también incluir componentes resistivos y capacitivos (no mostrados) para establecer retrasos constantes de tiempo en los impulsos de compuerta correspondientes provistos a los
dispositivos Q1 y Q2 de conmutación, por ejemplo, cuando las constantes de tiempo pueden ajustarse en forma diferente para implementar un retraso entre los tiempos de encendido y/o de apagado de los interruptores Q 1 y Q2. - ' ·* " Los ejemplos anteriores son meramente ilustrativos de varias modalidades posibles de los diferentes aspectos de la presente invención, en donde las personas experimentadas en la técnica podrán contemplar alteraciones y/o modificaciones equivalentes luego de leer y comprender esta especificación y los dibujos anexos. En particular, con respecto a varias funciones llevadas a cabo por los componentes descritos (ensambles, dispositivos, sistemas, circuitos y sus similares), los términos (que incluyen una referencia a un "medio") utilizados para describir tales componentes tienen la intención de corresponder, a menos que se indique lo contrario, a cualquier componente, tal como un hardware, software o combinaciones de los mismos que lleven a cabo la función específica del componente descrito (es decir, una funcionalidad equivalente), incluso cuando no sean estructuralmente equivalentes pero que llevan a cabo la función en las implementaciones ilustradas de la invención. Además, aunque la característica particular de la invención ha sido ilustrada y/o descrita con respecto a solamente una de varias implementaciones, tal característica se puede combinar con una o más de otras características de otras implementaciones, como se describe o según sea conveniente para una aplicación determinada o particular. Además, las referencias a los componentes o artículos singulares, a menos que se indique lo contrario, abarcan dos o más de tales componentes o artículos. También ,
hasta el límite que los términos "incluir", "incluye", "tiene", "tener", "con" o variantes de los mismos se utilizan en la descripción detallada y/o en las reivindicaciones, tales términos tienen la intención de ser inclusivos en una manera similar al término "comprende". La invención ha sido descrita con referencia a las modalidades preferidas. Será evidente que las personas experimentadas en la técnica podrán contemplar modificaciones y alteraciones luego de leer y comprende la descripción detallada. Se tiene la intención de que la invención está considerada como incluyendo todas estas modificaciones y alteraciones. '
Claims (10)
1 . Un balasto ( 102) electrónico para operar una lámpara ( 1 08), caracterizado porque comprende: un rectificador (1 10) configurado para recibir una energía eléctrica AC de entrada y que tiene una salida (1 12) del rectificador que proporciona un voltaje DC rectificado; un convertidor (120) DC-DC que opera para convertir el voltaje DC rectificado en un voltaje de salida DC del convertidor, el convertidor DC-DC ( 1 20) comprende: un convertidor (219) reductor que comprende: primera y segunda capacitancias (C1 , C2) del convertidor reductor acopladas en serie en una primera rama de circuito a través de la salida ( 1 1 2) del rectificador; primer y segundo diodos (D1 , D2) del convertidor reductor acoplados en serie en una segunda rama de circuito a través de la salida (21 2) del convertidor reductor; y primer y segundo dispositivos (Q 1 , Q2) interruptores del convertidor reductor acoplados en forma operativa entre la salida ( 1 12) del rectificador y la salida (21 2)- del convertidor reductor y que operan de conformidad con por lo menos una señal ( 1 32) de control del convertidor reductor para convertir, en forma selectiva, el voltaje DC rectificado para proporcionar un voltaje DC intermedio en la salida (21 2) del convertidor reductor; y un convertidor (220) elevador, el cual comprende: una inductancia (L) acoplado con la salida (212) del convertidor reductor; un diodo (D3) del convertidor elevador acoplado entre la inductancia (L) y la salida ( 122) del convertidor; una capacitancia (C3) del convertidor elevador acoplada a través de la salida ( 122) del convertidor; y un dispositivo (Q3) interruptor del convertidor elevador acoplado entre la salida (21 2) del convertidor reductor y la salida ( 122) del convertidor y que opera de conformidad con la señal ( 1 34) de control del convertidor elevador para convertir, en forma selectiva el voltaje DC intermedio para proporcionar el voltaje de salida DC del convertidor en la salida ( 122) del convertidor; y un inversor ( 140) acoplado en forma operativa con la salida (1 22) del convertidor y que opera para convertir el voltaje de salida DC del convertidor para proporcionar un voltaje de salida AC en una salida (106) del inversor para activar una lámpara ( 108).
2. El balasto electrónico ( 102) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el convertidor (210) reductor incluye ramas de circuito superior e inferior entre la salida ( 1 1 2) del rectificador y la salida (212) del convertidor reductor, en donde uno de los dispositivos (Q 1 ) interruptor del convertidor reductor está en la rama superior del circuito y en donde el otro de los dispositivos (Q2) interruptor del convertidor reductor está en la rama inferior del circuito.
3. El balasto electrónico ( 102) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el convertidor (21 0) reductor incluye ramas superior e inferior de circuito entre la salida ( 1 12) del rectificador y la salida (212) del convertidor reductor, y en donde ambos de los dispositivos (Q1 , Q2) interruptores del convertidor reductor están en la rama superior del circuito, el convertidor (210) reductor también comprende una tercera capacitancia (C4) del convertidor reductor acoplado entre el primer nodo (301 ) que une al primer y al segundo dispositivos (Q1 , Q2) interruptores del convertidor reductor y un segundo nodo (302) une al primer y al segundo diodos (D 1 , D2) del convertidor reductor.
4. El balasto electrónico (102) de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el convertidor (210) reductor también comprende un tercer diodo (D4) con un ánodo acoplado con un tercer nodo (303) une la primera y la segunda capacitancias (C1 , C2) del convertidor reductor y un cátodo acoplado con un primer nodo (301 ), y un cuarto diodo (D5) con un ánodo acoplado con el segundo nodo (302) y un cátodo acoplado con el tercer nodo (303).
5. Un convertidor ( 1 20) DC-DC para convertir un voltaje DC rectificado a un voltaje de salida DC del convertidor en un balasto ( 102) electrónico, el convertidor ( 120) DC-DC está caracterizado porque comprende: un convertidor (210) reductor que comprende: primer y segunda capacitancias (C1 , C2) del convertidor reductor acoplado en serie en la primera rama del circuito a través del voltaje DC rectificado; primer y segundo diodos (D1 , D2) del convertidor reductor acoplados en serie en una segunda rama del circuito a través de la salida (212) del convertidor reductor; y primer y segundo dispositivos (Q 1 , Q2) interruptores de convertidor reductor acoplados en forma operativa entre el voltaje DC rectificado y la salida (21 2) del convertidor reductor y que opera de conformidad con por lo menos una señal ( 132) de control del convertidor reductor para convertir en forma, selectiva el voltaje DC rectificado para proporcionar un voltaje DC intermedio en la salida (212) del convertidor reductor; y un convertidor elevador (220) que comprende: una inductancia (L) acoplada con la salida (21 2) del convertidor reductor; un diodo (D3) del convertidor elevador acoplado entre la inductancia (L) y una salida ( 122) del convertidor; una capacitancia (C3) del convertidor elevador acoplado a través de la salida ( 1 22) del convertidor; y un dispositivo (Q3) interruptor del convertidor reductor acoplado entre la salida (212) del convertidor reductor y la salida ( 122) del convertidor, y que opera de conformidad con una salida (1 34) de control del convertidor elevador para convertir, en forma selectiva, el voltaje DC intermedio para proporcionar el voltaje de salida DC del convertidor en la salida ( 1 22) del convertidor.
6. El convertidor ( 1 20) DC-DC de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las capacitancias (C1 , C2) del convertidor reductor y los diodos (D1 , D2) del convertidor reductor limitan los voltajes individuales a través del primer y del segundo dispositivos (Q 1 , Q2) interruptores del convertidor reductor aproximadamente a la mitad del voltaje DC rectificado o menos.
7. El convertidor ( 120) DC-DC de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el convertidor (210) reductor incluye ramas de circuito superior e inferior entre el voltaje DC rectificado y la salida (21 2) del convertidor reductor, en donde uno de los dispositivos (Q 1 ) interruptor del convertidor reductor está en la rama superior del circuito y el otro de los dispositivos (Q2) interruptores del convertidor reductor está en la rama inferior del circuito.
8. El convertidor (1 20) DC-DC de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el convertidor (210) reductor incluye ramas de circuito superior e inferior entre el voltaje DC rectificado y la salida (21 2) del convertidor reductor y en donde ambos dispositivos (Q1 , Q2) interruptores del convertidor reductor están en la rama superior del circuito, el convertidor (210) reductor también comprende una tercera capacitancia (C4) del convertidor reductor acoplada entre un primer nodo (301 ) que une el primer y el segundo dispositivos (Q 1 , Q2) interruptores del convertidor reductor y un segundo nodo (302) que une el primer y el segundo diodos (D1 , D2) del convertidor reductor.
9. El convertidor (1 20) DC-DC de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el convertidor (210) reductor también comprende: un tercer diodo (D4) con un ánodo acoplado con un tercer nodo (303) que une la primera y segunda capacitancias (C 1 , C2) del convertidor reductor y un cátodo acoplado con el primer nodo (301 ); y un cuarto diodo (D5) con un ánodo acoplado con el segundo nodo (302) y un cátodo acoplado con el tercer nodo (303).
10. El convertidor ( 1 20) DC-DC de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende un controlador ( 130) del convertidor DC-DC que proporciona por lo menos una señal ( 132) de control del convertidor reductor para convertir, en forma selectiva, el voltaje DC rectificado en un voltaje DC intermedio en la salida (21 2) del convertidor reductor y proporciona una salida (1 34) de control del convertidor elevador para convertir, en forma selectiva, el voltaje DC intermedio en un voltaje de salida DC del convertidor, el controlador ( 130) opera para proporcionar en forma selectiva, las señales ( 132) de control del convertidor reductor, de modo que el primer y el segundo dispositivos interruptores del conformidad reductor se encienden en diferentes tiempos.
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