MXPA04010445A - Arreglo de circuito con correccion de factor de energia, y aparato correspondiente. - Google Patents

Abstract

El arreglo de circuito tiene una conexion principal (NA), un interruptor de la red con dos contactos de interrupcion (1, 2), una bobina de desmagnetizacion (ES) y un suministro de energia en el modo de interruptor, que contiene un circuito excitador (DC) para producir un voltaje de control (DS) para el transistor de interrupcion del suministro de energia en el modo de interruptor. Un primer contacto de interrupcion (1) del interruptor de la red, esta acomodado entre la conexion de la red y la bobina de desmagnetizacion, con el fin de encender y apagar la bobina de desmagnetizacion y el segundo contacto de interrupcion (2) esta conectado a un voltaje de suministro o control (VCC) para el circuito excitador (DC), con el fin de apagar el suministro de energia en el modo de interruptor. En consecuencia, se puede utilizar una bobina del factor de energia (NS) entre la conexion de la red (NA) y el suministro de energia en el modo de interruptor para la correccion del factor de energia, sin que el interruptor de la red sea cargado por la inductancia de la bobina del factor de energia.

Description

ARREGLO DE CIRCUITO CON CORRECCIÓN DE FACTOR DE ENERGIA, Y APARATO CORRESPONDIENTE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un arreglo de circuito que tiene un suministro de energía en el modo de interruptor, como se reclama en la cláusula de preámbulo de la reivindicación 1, y sobre un aparato que tiene un arreglo de circuito correspondiente. Los suministros de energía en el modo de interruptor producen una carga pesadamente pulsada sobre el sistema de suministro de energía eléctrica, lo cual conduce a corrientes' armónicas en los sistemas de suministro de energía eléctrica. Esta carga ocurre en la región del máximo del voltaje sinusoidal de la red, en cuyo máximo de voltaje es recargado un capacitor de almacenamiento de energía para el suministro de energía en el modo de interruptor. Los aparatos que tienen un consumo de energía relativamente alto, tales como las televisiones con tubos de imágenes relativamente grandes, tienen que cumplir ahora por lo tanto con reglamentos específicos relacionadas a las corrientes harmónicas. La carga harmónica sobre el sistema de suministro de energía eléctrica, provocada por un aparato puede, en este caso, ser establecido como un denominado factor de energía. Son conocidos los conceptos de circuitos que difieren ampliamente para mejorar el factor de energía, por ejemplo de la Patente Alemana DE-A-19S 10 762, Patente Europea EP-A-0 , 700 , 145 y Patente de los Estados Unidos No. 5,986,898. Estas contienen una segunda trayectoria de corriente con una bobina entre el rectificador de la red y el bobinado primario del transformador, con la inductancia de esta bobina que actúa como una bomba de corriente, que es controlada por un transistor de interrupción en el suministro de energía en el modo interruptor, y en consecuencia ensancha el flujo de corriente pulsada del suministro de energía en el modo interruptor. Una posible manera adicional para mejorar el factor de energía de un suministro de energía en el modo interruptor es utilizar una bobina en el área de entrada del suministro de energía en el modo interruptor. Esta bobina es también denominada · como una bobina de 50 Hz, una bobina de frecuencia de la red o una bobina de factor de energía. Con el fin de evitar confusión con otras bobinas, la descripción utiliza siempre, por lo tanto, la expresión bobina de factor de energía para esta bobina. No obstante, esta bobina de factor de energía tiene la desventaja de que el flujo de corriente en la bobina del factor de energía es interrumpido repentinamente cuando el interruptor de la red es operado con el fin de apagar el aparato. La energía que es almacenada en la bobina debe ser disipada, no obstante. Ya que el interruptor de la red abierto representa la más alta impedancia en el circuito, un voltaje muy alto es por lo tanto desarrollado a través de los contactos de interrupción del interruptor de la red, y provoca un arco. Esto provoca que el interruptor de la red envejezca más rápidamente, y el interruptor representa un riesgo de seguridad ya que, en el peor de los casos, éste se vuelve una fuente de fuego potencial . Otros interruptores de la red, en los cuales los contactos de interrupción se abren a una velocidad lenta, están de igual modo en riesgo. En este caso, aunque el voltaje a través de los contactos no es muy alto, es producido no obstante un arco, y se enciende hasta el final del medio ciclo del sistema de suministro de energía correspondiente. En este caso también, se pierde una gran cantidad de energía en el interruptor, lo cual conduce a envejecimiento rápido. El objetivo de la presente invención es especificar un arreglo de circuito y un aparato correspondiente del tipo mencionado inicialmente, el cual tiene una alta, conflabilidad, combinada con una baja complejidad del circuito. Para un arreglo de circuito, este objetivo es logrado por las características de las reivindicaciones 1, 7 y 8 , y para un aparato esto es logrado por las características de la reivindicación 9. Los desarrollos ventajosos de la invención son especificados en las reivindicaciones dependientes . El arreglo de circuito de acuerdo a la invención tiene una conexión de red, un interruptor de red con dos contactos de interrupción, una bobina de desmagnetización y un suministro de energía en el modo de interruptor, que comprende un circuito excitador para producir un voltaje de control para el transistor de interrupción del suministro de energía en el modo de interruptor. Un primer contacto de interrupción del interruptor de la red está acomodado aquí entre la conexión de la red y la bobina de desmagnetización con el fin de encender y apagar la bobina de desmagnetización, y el segundo contacto de interrupción está conectado a un voltaje de suministro o control para el circuito excitador, con el fin de apagar el voltaje de control para el transistor de interrupción, y con el fin de apagar el suministro de energía en el modo interruptor. Esto tiene la ventaja de que una bobina del factor de energía entre la conexión de red y el suministro de energía en el modo de interruptor puede ser utilizado para la corrección del factor de energía, y porque el interruptor de la red no es cargado por la inductancia de la bobina del factor de energía. Al parecer, esto da como resultado que el suministro de energía en el modo de interruptor sea conectado a la red incluso cuando éste es apagado. No obstante, esto no es desventajoso para el usuario y conduce únicamente a una ligera pérdida de energía que resulta del circuito de arranque, cuando el suministro de energía en el modo de interruptor está apagado . El arreglo de circuito puede ser utilizado en particular en aparatos que tienen un tubo de imágenes, por ejemplo las televisiones y los monitores de computadora. Este conjunto de circuitos de interruptor de la red en este caso, asegura que el tubo de imágenes sea desmagnetizado siempre que el aparato se encienda. La invención será explicada con mayor detalle en el texto siguiente, a manera de ejemplo, una modalidad ejemplar que es ilustrada esquemáticamente en las figuras, en las cuales : La Figura 1 muestra un arreglo de circuito que tiene una conexión de red, una bobina de factor de energía y un suministro de energía en el modo de interruptor, así como un interruptor de la red, y La Figura 2 muestra el uso del arreglo en un chasis de una televisión. La Figura 1 muestra un suministro de energía I en el modo de interruptor, esquemáticamente, el cual tiene un medio rectificador, en esta modalidad ejemplar un rectificador en puente BR con cuatro diodos, un capacitor Cl de almacenamiento de energía y el transformador TR con un bobinado primario Wl, un bobinado auxiliar W2 acomodado sobre los bobinados primario, lateral y secundario, W3 , W4 y W5 respectivamente, acomodados sobre el lado secundario. El capacitor Cl de almacenamiento de energía está en este caso acomodado entre el rectificador en puente BR y el bobinado primario Wl . Un transistor de interrupción TI está conectado en serie con el bobinado primario Wl y es controlado por un voltaje de control DS por un circuito excitador DC. Un voltaje de suministro VCC es proporcionado para la operación del suministro de energía en el modo de interruptor vía el bobinado auxiliar W2, un diodo DI y el capacitor C2 , y es suministrado al circuito excitador DC. El suministro de energía I en el modo de interruptor en la Figura 1 es una parte de un arreglo de circuito que también tiene una conexión de red NA, una bobina de desmagnetización (la cual no se ilustra) y un interruptor de la red SI con dos contactos de interrupción 1, 2. El arreglo de circuito está preferentemente integrado en un aparato, por ejemplo una televisión, que tiene un tubo de imágenes . Los tubos de imágenes, que son utilizados en televisión o monitores de computadora, necesitan ser desmagnetizados de cuando en cuando con el fin de preservar la pureza del color del tubo de imágenes . Esto es logrado por medio de una bobina de desmagnetización, a través de la cual un voltaje de corriente alterna, fluye normalmente durante el proceso de encendido del aparato. El voltaje de la red de 200 voltios es utilizado como el voltaje AC en este caso, y produce una sobrecarga brusca de alta corriente al tiempo cuando el aparato es encendido, y que decae luego subsecuentemente de manera gradual . El decaimiento es logrado por medio de un posistor, el cual es calentado por la alta corriente con su impedancia que en consecuencia se vuelve alta. Con el fin de regular el suministro de energía en el modo de interruptor, el circuito excitador DC es suministrado con una señal de regulación RS que es derivada de un voltaje de suministro U4 sobre el lado secundario, por ejemplo desde el voltaje del sistema en una televisión, y es transmitido vía un opto acoplador o un transformador de aislamiento (el cual no se ilustra) al lado primario del suministro de energía en el modo de interruptor.

Una denominada red de apoyo SN está acomodada en paralelo con el bobinado primario Wl, y se utiliza para amortiguar los picos de voltaje que ocurren durante el proceso de apagado del transistor de interrupción TI . El suministro de energía en el modo de interruptor también contiene un circuito de arranque AS, el cual suministra la corriente directa (DC) de la etapa excitadora con una corriente para la fase de arranque del suministro de energía en el modo de interruptor, después de que el aparato en el cual está integrado el arreglo de circuito, ha sido encendido. El circuito de arranque o inicio AS es normalmente una cadena de resistor de alto valor, que produce una conexión entre el rectificador en puente BR y el capacitor C2. Durante la operación, el voltaje de suministro VCC es producido por el bobinado auxiliar W2, así como por el diodo DI y el capacitor C2 de filtro. El suministro de energía en el modo de interruptor ilustrado en la figura opera preferentemente con base en el principio de convertidor de retorno, aunque son de igual modo posibles otros principios de circuitos. Los convertidores de retorno son preferentemente utilizados en aparatos electrónicos de entretenimiento, por ejemplo en televisiones y grabadoras de vídeo. En un convertidor de retorno, la energía es en este caso almacenada en el transformador T durante la fase en la cual el transistor de interrupción TI es encendido, y es luego subsecuentemente transmitida a los bobinados W3-W5 sobre el lado secundario, y al bobinado auxiliar W2 sobre el lado primario, en la fase durante la cual el transistor de interrupción es apagado. Los convertidores de retorno utilizados como convertidores AC/DC y como convertidores DC/DC . Los suministros de energía en el modo de interruptor de este tipo, tienen un bajo factor de energía, ya que el capacitor Cl de almacenamiento de energía es recargado únicamente en la región del máximo y del mínimo de voltaje del voltaje de la red de 50 Hz, cuando el voltaje de salida- U2 del rectificador en puente BR excede el valor de voltaje a través del capacitor Cl de almacenamiento de energía. Una posible manera para mejorar el factor de energía de un suministro de energía en el modo de interruptor, es utilizar una bobina de frecuencia de la red o la bobina de factor de energxa NS, que está acomodada entre la conexión de la red NA y el capacitor Cl de almacenamiento de energía. En esta modalidad ejemplar, éste se conecta entre la conexión de la red NA y el rectificador de la red BR. La bobina NS del factor de energía da como resultado el flujo de corriente pulsada que se utiliza para recargar el capacitor Cl de almacenamiento de energía que es ensanchado y desplazado en fase, ya que la inductancia de esta bobina, por ejemplo 50 mH, significa que el flujo de corriente a través de la bobina se eleva solo gradualmente, y decae nuevamente de una manera amortiguada. Un factor de energía que cumple con los requerimientos es logrado en este caso por la elección apropiada del valor de sustancia. La Figura 1 muestra de igual modo un interruptor de la red SI, que tiene dos contactos de interrupción 1 y 2, asi como las conexiones correspondientes a y b para el contacto de interrupción 1, y c y d para el contacto de interrupción 2. El interruptor de la red SI está en este caso normalmente acomodado sobre la cara frontal del aparato, tal que es fácilmente accesible para un usuario. Las conexiones c y d están, en este caso de acuerdo a la invención, conectadas a las conexiones c' y d' para encender y apagar el circuito excitador DC del suministro de energía en el modo de interruptor, y las conexiones a y b están conectadas a la bobina de magnetización para encender y apagar la bobina de desmagnetización. En consecuencia, la bobina NS del factor de energía no está acomodada en la trayectoria de corriente del interruptor de la red SI. El interruptor de la red es por lo tanto no cargado por la bobina NS del factor de energía, cuando el aparato es encendido y apagado. Al mismo tiempo, esta red asegura que la bobina de desmagnetización sea encendida, con el fin de desmagnetizar el tubo de imágenes, en cada ocasión cuando el aparato es encendido . La Figura 2 muestra los componentes principales del arreglo de circuito, al grado en que éstos están integrados sobre un chasis o armazón de una televisión en un refinamiento ventajoso. En el lado de entrada, el arreglo tiene una sección de filtro con un filtro de la red NF, los capacitores C3 y C4 y un resistor Rl, cuya sección de filtro está conectada a la conexión de la red NA del arreglo. Esta sección de filtro previene la interferencia radiada desde el aparato que entra al sistema de la red y suprime cualquier interferencia que está ya presente sobre el sistema de la red. Sobre el lado de salida, la sección de filtro está conectada al rectificador de puente BR, que proporciona el voltaje rectificado U2 para la operación del suministro de energía en el modo de interruptor. Las conexiones e y f están acomodadas en la conexión entre el rectificador de puente en la sección de filtro, a la cual está conectada la bobina NS del factor de energía, que no se ilustra en la Figura 2. La bobina del factor de energía está acomodada separadamente, de modo que el suministro de energía en el modo de interruptor puede ser mantenido compacto y, en particular, tal que un suministro de energía en el modo de interruptor, ya existente, que no tiene corrección de factor de energía, puede ser utilizado sin ningún cambio de diseño mayor. El arreglo de la bobina NS de factor de energía corriente arriba del rectificador en puente BR, significa que ésta está localizada en la trayectoria de corriente del voltaje AC sinusoidal del sistema de la red. El circuito excitador DC y el transformador TR para el suministro de energía en el modo de interruptor son indicados solo esquemáticamente en la Figura 2, al grado en que sea necesario para entendimiento de la invención. Como ya se explicó con referencia a la Figura 1, un diodo DI y un capacitor C2 están acomodados sobre el bobinado auxiliar W2, que está acomodado sobre el lado primario, con el fin de producir el voltaje de operación VCC para el circuito excitador. Dos puntos de conexión c' y d' están acomodados sobre el chasis en la conexión entre el capacitor C2 y el circuito excitador DC, y están conectados a los puntos de conexión c y d del interruptor de la red SI . Un capacitor C6 con una capacitancia de 1 µ está también ventajosamente conectado a tierra entre la conexión c' y el circuito excitador DS, y se utiliza para evitar rebotes del interruptor del contacto de interrupción 2 , y para proporcionar filtración para la línea de suministro larga al interruptor de la red SI. La capacitancia de este capacitor en este caso también influye el número de ciclos de interrupción después de los cuales el transistor de interrupción TI es completamente apagado. Un posistor PS y un capacitor C5 al cual está conectada la bobina de desmagnetización ES (que no se ilustra) vía los puntos de conexión g y h están también acomodados sobre el chasis. Sobre el lado de entrada, el' posistor PS está acomodado en paralelo con el capacitor C3. Los puntos de conexión a' y b' , los cuales están conectados a los puntos de conexión a y b del interruptor de la red SI, están en este caso localizados en un suministro. En consecuencia, la bobina de desmagnetización ES es encendida siempre que el interruptor de la red SI sea operado con el fin de encender el aparato. El posistor PS en este caso asegura una gran fluctuación de corriente al momento del encendido, que se reduce continuamente a un nivel de pérdida baja por el calentamiento del posistor. Siempre que el aparato es encendido, cuando el interruptor de la red SI es presionado, los contactos de interrupción 1 y 2 se cierran, de modo que el suministro de energía en el modo de interruptor puede ser iniciado vía el contacto de interrupción 2, ya que el circuito excitador DC está en este caso suministrado con el voltaje de operación VCC. Al ser encendido, el suministro de energía en el modo de interruptor se comporta de este modo precisamente de la misma manera que cuando se utiliza el interruptor de la red SI en aparatos de un tipo convencional . Siempre que el aparato sea apagado, cuando el interruptor de la red SI se abre, el contacto de interrupción 2 apaga el transistor de interrupción TI en un tiempo corto, de modo que ya no es transmitida más energía en el transformador TR a los segundos bobinados W2-W5. El voltaje de interrupción DS para el transistor de interrupción TI es apagado directa o indirectamente por el circuito excitador. El contacto de interrupción 2 está ventajosamente conectado a los puntos de conexión c' y d' , como se describe con referencia a la Figura 2, de modo que el circuito excitador DC es desconectado del voltaje de suministro VCC durante el proceso de apagado. No obstante, otro voltaje del circuito excitador DC, por ejemplo un voltaje de control para el circuito excitador DC, puede ser también apagado de una manera correspondiente por el contacto de interrupción 2, o el contacto de interrupción 2 puede ser utilizado para regular la señal de regulación RS a un nivel de voltaje predeterminado, de modo que el transistor de interrupción TI es de igual modo permanentemente apagado. De acuerdo a la invención, la conexión de la red NA es de este modo conectada al rectificador en puente BR sin ser interrumpida, sin un interruptor de la red. El suministro de energía I en el modo de interruptor está de este modo conectado siempre al sistema de suministro de energía eléctrica siempre que la clavija de la red del aparato esté conectada al sistema de suministro de energía eléctrica. En consecuencia, la bobina NS del factor de energía no está acomodada en la trayectoria de corriente del interruptor de la red SI, de modo que la vida del interruptor de la red SI es considerablemente mejorada. Refinamientos adicionales de la invención están dentro del alcance de' una persona experta en la técnica. La invención no está restringida a los suministros de energía en el modo de interruptor basados en el principio de interruptor de retorno, como ya se explicó anteriormente, y puede ser también utilizada para otros conceptos de suministro de energía en el modo de interruptor, cuando es requerida la corrección del factor de energía. La invención puede también ser utilizada en aparatos que no tienen corrección del factor de energía. De este modo, por ejemplo, los puntos de conexión e y f pueden entrar en corto circuito en aparatos para países que no requieren corrección del factor de energía. En consecuencia, no existe necesidad para modificar el chasis en estos aparatos para estos países.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Arreglo de circuito que tiene una conexión de la red, un interruptor de la red, con un primer y segundo contactos de interrupción, una bobina de desmagnetización y un suministro de energía en el modo de interruptor, que comprende: un circuito excitador, un transformador con un bobinado primario y un bobinado auxiliar para proporcionar un voltaje de suministro para el circuito excitador, un transistor de interrupción en serie con el bobinado primario, el circuito excitador produce un voltaje de control para el transistor de interrupción, un medio rectificador para rectificar un voltaje de la red, y un capacitor de almacenamiento de energía acoplado entre el medio rectificador y el bobinado primario; el arreglo de circuito comprende además una bobina del factor de energía para la corrección del factor' de energía, que está acomodado entre la conexión de la red y el capacitor de almacenamiento de energía, caracterizado porque: el primer contacto de interrupción está acomodado entre la conexión de la red y la bobina de desmagnetización para encender y apagar la bobina de desmagnetización; y el segundo contacto de interrupción está acomodado entre el bobinado auxiliar y el circuito excitador para apagar el voltaje de suministro, o está acomodado para apagar un voltaje de control para el circuito excitador, con el fin de apagar el transistor de interrupción.

2. El arreglo de circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque un diodo y un segundo capacitor están acoplados a una conexión del bobinado auxiliar, con el fin de rectificar y de suavizar el voltaje de suministro, porque el segundo contacto de interrupción está acomodado entre el segundo capacitor y el circuito excitador.

3. El arreglo de circuito según la reivindicación 1 ó reivindicación 2, caracterizado porque la bobina del factor de energía está acomodada corriente arriba del medio rectificador.

4. El arreglo de circuito según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque el arreglo de circuito comprende además un filtro de la red, un primer capacitor paralelo entre el filtro de la red y la conexión de la red, y un segundo capacitor paralelo entre el filtro de la red y el medio rectificador, porque la bobina de desmagnetización está acomodada en paralelo al segundo capacitor paralelo, y en paralelo al medio rectificador, y porque las conexiones del primer contacto de interrupción son conectadas en serie entre el segundo capacitor paralelo y la bobina de desmagnetización para encender y apagar la bobina de desmagnetización.

5. El arreglo de circuito según la reivindicación 4, caracterizado porque un posistor está acomodado en serie entre el primer contacto de interrupción y la bobina de desmagnetización.

6. El arreglo de circuito que tiene una conexión de la red, un interruptor de la red accesible al usuario, con un primero y segundo contactos de interrupción mecánica, una bobina de desmagnetización y un suministro de energía en el modo de interruptor, que comprende un circuito excitador, un transformador con un bobinado primario, y un bobinado auxiliar, para proporcionar un voltaje de suministro para el circuito excitador, y un transistor de interrupción en serie con el bobinado primario, el circuito excitador produce un voltaje de control para el transistor de introducción, caracterizado porque el primer contacto de interrupción está acomodado entre la conexión de la red y la bobina de desmagnetización para encender y apagar la bobina de desmagnetización; y el segundo contacto de interrupción está acomodado entre el bobinado auxiliar y el circuito excitador, para apagar el voltaje de suministro, y está acomodado para apagar un voltaje de control para el circuito excitador, con el fin de apagar el transistor de interrupción.

7. Aparato que tiene un arreglo de circuito según cualquiera de las reivindicaciones precedentes .

8. El aparato según la reivindicación 7, caracterizado porque el aparato comprende un tubo de imágenes sobre el cual se monta la bobina de desmagnetizacion.