PT90869B

PT90869B - Parte de ligacao de um circuito a rede com proteccao para a limitacao de uma tensao de saida

Info

Publication number: PT90869B
Application number: PT90869A
Authority: PT
Inventors: Rainer Dangschat
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1997-05-28
Also published as: KR0132295B1; SI8911187A; TR24544A; EP0346849A3; KR900001079A; CN1021270C; FI892950A0; SI8911187B; JPH0327770A; ATE81737T1; US4945463A; DE58902489D1; EP0346849B2; FI892950A; FI100439B; PT90869A; CN1038726A; YU118789A; YU47607B; EP0346849B1

Description

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se â parte de ligação à rede com protecção para a limitação de uma tensão de salda e a um dispositivo de comando para o ataque de um transístor de comutação, através do qual pode ligar-se periodicamente uma tensão contínua a um enrolamento primário de um transformador, apresentando o transformador pelo menos um enrolamento secundário no qual pode recolher-se a tensão de saída através de um dispositivo com rectificadores.

É conhecido um tal circuito, por exemplo da patente DE-AI - 33 41 074. Para a protecção de uma tensão demasiado elevada no secundário da parte de ligação ao sector prevê-se aí um tiristor que, no caso de uma corrente demasiadc

elevada no primário bloqueia periodicamente o transístor de comutaçao.

É além disso conhecido estabilizar a ten são de saída das partes de ligação ao sector com um circuito de regulaçao. A captaçao da grandeza de regulaçao ou o do desvio de regulação pode fazer-se através de um enrolamento de regulação no transformador da parte de ligação ao sector - Confr. a publicação de produtos Siemens ICs fur die Unterhaltungselektronik, SNTs, Edição de 8.87 - ou através de um acoplador óptico. Através de um dispositivo de comando e vigilância, o transístor de comutação é atacado em função da grandeza de regulaçao ou do desvio de regulaçao determinados .

Porém, se nestes circuitos conhecidos se avariar o circuito de regulaçao, então a tensão de salda da parte de ligação ao sector pode elevar-se para valores inadmissíveis. No caso de uma subida da tensão de saída de 20% a 40%, os andares de processamento dos sinais do dispositivo de comando e vigilância mantêm-se funcionais, visto que as suas tensões de alimentação usualmente estabilizar-se-ão depois.

Isto torna-se particularmente problemático no caso do emprego da parte de ligação ao sector para a alimentaçao de corrente de aparelhos televisores. Nomeadamen te, se a tensão de alimentaçao nao estabilizada do circuito de varrimento de linhas (varrimento H) aumentar nesta percentagem, aumentará também na mesma proporção a alta tensão na válvula de imagem do televisor, por exemplo de 25 para 35 KV. A imagem de televisão aparecerá ao observador ligeiramente ampliada, mas nítida, de modo que o aparelho usualmente continua em utilização. Os valores limites da radiação de raios X são no entanto perigosamente ultrapassados. Os regulamentos referentes a estas radiações nos vários países prescrevem portanto a utilização de circuitos de protecçao para impedir a subida da alta tensão nas válvulas de imagem dos televisores. Na RFA, o valor limite da radiação de raios X admissível nos televisores é, por exemplo, para a alta tensão de 30 KV .

problema principal reside no facto de que os transístores bipolares usados na parte de ligação ao sector e nos circuitos de varrimento H do andar final de linhas apresentam um intervalo de segurança muito grande na resistência â tensão. Por exemplo, o transístor bipolar BU 508 na parte de ligaçao ao sector opera com cerca de 700 V e num andar final de linhas a 902 com cerca de 950 V. Os dados limites deste transístor bipolar BU 508 são 1 500 V e os limites de destruição situam-se em 1 700 a 1 800 V. Isso significa que os andares finais quase nunca se avariam devido â sobretensão, mas no caso de uma tensão regulada perturbada podem surgir tensões de saída perigosamente elevadas da parte de ligação ao sector e portanto radiações de raios X perigosamente elevadas.

A presente invenção tem por objecto pr<> porcionar um circuito para uma parte de ligação ao sector com o qual possa impedir-se viavelmente e com custos reduzidos uma subida inadmissível da tensão de saída.

Este problema é resolvido se o transístor de comutaçao for um transístor MOS de avalanche permanente, sendo a parte de ligação ao sector dimensionada de modo tal que se preveja entre o funcionamento permanente seguro da parte de ligação ao sector e os limites de destruição do transístor MOS de avalanche permanente uma segurança de tensão de 5% a 20%.

Por meio da parte de ligação ao sector segundo a presente invenção, a segurança de serviço da parte de ligação ao sector é maior ou pelo menos igual â do caso em que se usa um transistor bipolar com uma segurança de tensão de 100% ou â do caso de um transistor MOS com segurança de tensão de 40%.

Devido a influências exteriores, tais como descargas dispositivas na válvula de imagem, sobretensoes devidas a descargas atmosféricas ou avarias de sincronização na parte de ligação ao sector, podem aparecer picos de tensão de bloqueio isolados na parte de ligação ao sector.

A presente invenção aproveita o facto de que estes picos de tensão de bloqueio não apresentam qualquer perigo para os

transístores MOS com avalanche permanente, os quais são conhe eidos por exemplo a partir do pedido de patente alemão P 37 18 912.3, sendo essese picos de tensão - de maneira análoga à de um díodo de Zener de potência - limitados seguramente. Não devem então aparecer absolutamente picos de corrente da ordem de grandeza até alguns amperes. 0 que é importante ê que a potência de perdas produzida pelo efeito de limitaçao não conduza â ultrapassagem pela temperatura dos valores limites do transístor MOS de avalanche permanente.

Segundo a presente invenção são portanto admissíveis picos de tensão isolados no transístor MOS de avalanche permanente, mesmo que a potência se situa na gama do KVA. Pelo contrário, se se ultrapassar periodicamente para todos os impulsos a tensão dreno-fonte admissível do transístor MOS de avalanche permanente, então ele rapidamente sofrerá um sobreaquecimento e será destruído pela potência de perdas então resultante. Em tais transístores MOS de avalanche permanente, por exemplo nos transístores SIPMOS de avalanche permanente, os limites de destruição situam-se nos limites Zener. Portanto, mesmo no caso de uma avaria do circuito de regulação, impede-se que a tensão de saída da parte de ligaçao ao sector seja ultrapassada em mais de 5 X a 20 l do desenvolvimento previsto.

Isso representa um mecanismo de protecção seguro para a parte de ligação ao sector, realizado sem a despesa de componentes adicionais.

Descreve-se a seguir com mais pormenor, num exemplo de realização, a presente invenção, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, uma curva da tensão no circuito de carga de um transístor de comutação numa parte de ligaçao ao sector₅ no caso do serviço normal, no estado do regime forçado, com tensão de bloqueio admissível no caso de um transístor bipolar, de um transístor MOS e de um transístor MOS de avalanche permanente segundo a presente invenção;

- 4 A fig. 2,

A fig. 3,

A fig. 4,

A fig. 1, um circuito segundo a presente invenção de uma parte de ligação ao sector com um tran sistor SIPMOS de avalanche permanente;

a tensão dreno-fonte num transístor SIPMOS numa parte de ligação ao sector no caso de limitação periódica; e a tensão dreno-fonte no caso de um transis tor SIPMOS numa parte de ligação ao sector no caso de limitação completa.

mostra a curva típica de tensão no circuito de carga do transístor de comutação numa parte de ligação ao sector, no caso do serviço normal, no estado de regime forçado.

Se se utilizar como transístor de comutação um transístor bipolar, então (4) representa a tensão colector-emissor U^g deste transístor bipolar ou, no caso de um transistor MOS, a sua tensão fonte-dreno U^g. Depois da desligação do transistor de comutação, verificam-se os fenóme nos transitórios indicados na fig. 1. designa a tensão de bloqueio de ponta descendente no transistor de comutação, no caso do serviço normal e para uma tensão de entrada deter minada dada da parte de ligaçao ao sector. No caso de uma tensão alternada de 220 V na entrada da parte de ligação ao sector, situa-se, por exemplo, nos 500 V.

Se se usar como transistor de comutação um transistor bipolar, então é necessário prever uma segurança de tensão de 50% a 100%. Isto é, tem de escolher-se a tensão admissível colector-emissor Uggg 50% a 100% mais elevada que a tensão que aparece, em serviço normal, no transistor bipolar. Isso é necessário porque um transistor bipolar é destruído por um pico de tensão isolado que ultrapasse a tensão colector-emissor U^gg admissível. Mesmo os transístores MOS normais são imediatamente destruídos por tensões dreno-fonte U^gg que ultrapassem uma só vez o valor admissível .

Portanto, tem de contar-se com uma segu-

rança de tensão análoga no caso de projecto de uma parte de ligação ao sector com transístores MOS. A segurança de tensão de um transístor MOS normal é cerca de 40%.

Segundo a presente invenção, a parte de ligação ao sector apresenta um transístor MOS de avalanche permanente, de preferência um transístor SIPMOS de avalanche permanente. A parte de ligação ao sector, em especial a parte do conversor de bloqueio, é dimensionada de modo tal que se prevê uma segurança de tensão para os limites de destruição do transístor - SIPMOS de avalanche permanente de apenas 57 a 20%. A tensão Zener do transístor em questão está indicada na fig. 1 por avalanche.

Na figura 2 está representado um exemplo de realização para uma parte de ligação ao sector de conversor de bloqueio. Esta parte de ligaçao ao sector já está descrita na informação de produção da Siemens ICs fur die Unterhaltungselektronik, SINTs, Edição 8.87, na página 57.

Em vez do transístor SIPMOS BUZ 90 normal, utiliza-se segundo a presente invenção um transístor SIPMOS de avalanche permanente. Este transístor ê conhecido, por exemplo, pela designação BUZ 90*. Este transístor SIPMOS de avalanche permanen te BUZ 90* tem uma tensão dreno-fonte admissível de 600 V e uma tensão Zener Ur, _avap_anch_e óe cerca de 630 V, isto é, no caso de uma ultrapassagem duradoura destes 630 V, o transístor SIPMOS de avalanche permanente e destruído. A parte de ligação ao sector está dimensionado para tensões de entrada de 90 a 250 V e apresenta um dispositivo integrado de comando e vigilância IC, por exemplo o circuito integrado TDA 4605 para o comando do transístor SIPMOS de avalanche permanente. Além disso, o circuito é dimensionado de modo tal que se prevê uma segurança de tensão para os limites de destruição do transístor SIPMOS de avalanche permanente TO de 57 a 20%.Isso faz-se pelo dimensionamento do transformador (relaçao dos numeros de espiras, factor de acoplamento) e pela cablagem do circuito de retroacção. Com o atenuador constituído pelo iodo (D3), a resistência (R7) e o condensador (C7), podem limitar-se os fenómenos transitórios da tensão na parte de ligação ao sector atrãs referidos.

A seguir indica-se um dimensionamento preferido dos componentes da parte de ligação ã rede de conversor de bloqueio representado na fig. 2:

Ri	220 Ohm	Cl	3,9 nF
R2	8,2 KOhm	C2	IjuF
R3	270 KOhm	C3	1 nF
R4	750 KOhm	C4	47 juF/25 V
R5	Rll 4,7 KOhm	C5	220 nF
R6	22 KOhm	C6	150 ^uF/83 V
R7,	R9 10 KOhm	C7	33 nF
R8	100 KOhm	C8	270 pF
RIO	100 Ohm	C9	2,2 nF
Dl	1 N4148	CIO	47 juF/250 V
D2	1 N4148	Cll	1000 juF/25 V
D3,	D4, BYW 76	C12	470 ^uF/25 V
NTC	S231	D5,	D6, BYW 72
IC	TDA 4605	D7-D10 1 N4007
TO	BUZ 90*	P 2,	2 KOhm

Trafo TD 3202

Si F 0,8 A

Nos terminais de saída da parte de liga ção ao sector existe no ponto de ligaçao do condensador (CIO) e do díodo (D4), em serviço normal, uma tensão rectificada de 124 V, enquanto que no ponto de ligaçao do díodo (D5) e do condensador (Cll) existem 16 V e no ponto de ligação do díodo (D6) e do condensador (D12) 9 V.

Na fig. 3 está representada a tensão dreno-fonte (5) no transístor SIPMOS de avalanche permanente segundo a presente invenção, no caso de uma tensão de entrada elevada. Com a referência (4) designa-se de novo a tensão dreno-fonte no caso do serviço normal. Os picos de tensão de bloqueio elevados que aparecem são limitados no transístor SIPMOS de avalanche permanente de maneira análoga â de um transístor de potência. No transístor SIPMOS de avalanche permanente aparece uma potência de perdas elevada. Se os pj_ cos de tensão de bloqueio elevados aparecerem apenas durante um tempo curto (da ordem dos minutos), o transístor SIPMOS de avalanche permanente nao será danificado. avalanche designa, tal como já se explicou relativamente ã fig. 1, a tensão de Zener no transístor SIPMOS de avalanche permanente.

Na fig. 4 está representada a tensão dre no-fonte (6) no transístor SIPMOS de avalanche permanente no caso da limitação total. 0 transístor SIPMOS de avalanche permanente apresenta uma potência de perdas muito elevada e ê rapidamente destruído. Desse modo não ê possível que, mes mo no caso de avaria no circuito de regulaçao da parte de ligação ao sector, a tensão de saída ultrapasse mais de 5% a 20% o valor previsto do projecto. Mas com isso ê impossível que sejam ultrapassados os limites da radiação de raios X no aparelho de televisão.

De ainda notar-se que a parte de ligação ao sector segundo a presente invenção naturalmente não se limita ã sua utilização em aparelhos com válvula de imagem. Pelo contrário, o conceito do circuito aqui apresentado pode ser usado em qualquer unidade de ligação ao sector no qual não devam ultrapassar-se valores de tensão de saída, como por exemplo em computadores, etc.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- lê. Parte de ligação de um circuito â rede com protecção para a limitação de uma tensão de saída e um dispositivo de comando para o comando de um transístor de comutaçao, através do qual pode ligar-se periodicamente uma tensão contínua a um enrolamento primário e um transformador, apresentando o transformador pelo menos um enrolamento secun dãrio, no qual pode recolher-se, através de um dispositivo com rectificadores, a tensão de saída, caracterizada por o transístor de comutação ser um transístor MOS de avalanche permanente, sendo a parte de ligação â rede dimensionada de modo tal que se prevê entre o funcionamento permanente seguro da parte de ligaçao á rede e os limites de destruição do transistor MOS de avalanche permanente uma segurança de tensão de 5 a 20^.

- 2ê. Parte de ligação de um circuito â rede de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a tensão máxima admissível (tensão de Zener) U_r do transis'Z avalanche tor MOS de avalanche permanente se situar de 5% a 20Z acima da tensão dreno-fonte (4) que aparece, no funcionamento normal da parte de ligaçao ã rede, no transistor SIPMOS de avalanche permanente.

- 3ê. Parte de ligação de um circuito ã rede com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pela utilização num aparelho com visor fluorescente.

- 9 A requerente reivindica a prioridade do pedido alemão apresentado em 16 de Junho de 1988 , sob o nQ.P3820558.0.