ES2249662T3 - Convertidor de corte auto-oscilante con limitacion de corriente y de tension. - Google Patents

Abstract

Fuente de alimentación conmutada con un primario y un secundario y con un transformador (108 W10); con un arrollamiento primario (110), un arrollamiento secundario (112) y por lo menos un arrollamiento auxiliar (114), donde el arrollamiento primario (110) y el arrollamiento auxiliar (114) están unidos al lado primario, y el arrollamiento secundario (112) está unido al lado secundario, un conmutador en el lado del primario (104; T12) que está unido al arrollamiento primario (110) para interrumpir el flujo de corriente a través del arrollamiento primario (110), un circuito de mando autooscilante (106) para generar impulsos de conmutación que controlan el conmutador del lado del primario (104; T12), un circuito (116) para generar una tensión de imagen entre las conexiones del arrollamiento auxiliar (114), para generar una tensión de imagen, que reproduce en el lado del secundario una tensión a regular en el lado del primario, donde la fuente de alimentación conmutada presenta además una unidadde control de tiempo (107), que está acoplada de tal manera con el conmutador del lado del primario (104; T12), que se pueda ajustar la duración de un tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario (104; T12), dentro de un ciclo de conmutación, caracterizada porque la unidad de control de tiempo (107) lleva un condensador de mando (C14, C213) a través de cuya corriente de carga se puede ajustar el tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario (T12).

Description

Convertidor de corte auto-oscilante con limitación de corriente y de tensión.

La presente invención se refiere a una fuente de alimentación conmutada en particular a una fuente de alimentación conmutada con un lado primario y un lado secundario que lleva un transformador con un arrollamiento en el lado primario, un arrollamiento en el lado secundario y por lo menos un arrollamiento auxiliar. El arrollamiento en el lado del primario y el arrollamiento auxiliar están unidos al lado primario y el arrollamiento en el lado del secundario está unido al lado secundario. La fuente de alimentación conmutada lleva un conmutador en el lado del primario, que está unido al arrollamiento del lado del primario, para interrumpir el paso de corriente a través del arrollamiento del lado del primario, un circuito autooscilante para generar impulsos de conmutación que controlan al conmutador del lado del primario y un circuito para generar una tensión de imagen entre las conexiones del arrollamiento auxiliar, para generar una tensión de imagen que reproduce en el lado del secundario una tensión que se ha de regular en el lado del primario.

Una fuente de alimentación conmutada de esta clase se conoce por la patente US 2002-186572 A1.

Las fuentes de alimentación conmutadas se emplean en numerosos equipos electrónicos, para generar a partir de la tensión de la red una tensión de bajo voltaje para alimentación de los componentes electrónicos. Las fuentes de alimentación conmutadas se han impuesto en numerosas aplicaciones frente a las fuentes de alimentación convencionales con transformadores de red, ya que a partir de una determinada clase de potencia presentan mejor grado de rendimiento, y en especial necesitan menos espacio.

Esto último se debe especialmente a que en lugar de la tensión de la red se transforma una tensión alterna de alta frecuencia, que en lugar de la frecuencia de red usual de 50 Hz ó 60 Hz puede estar por ejemplo en la gama de los 20 kHz a 200 kHz. Dado que el número de espiras necesario del transformador es inversamente proporcional a la frecuencia, se pueden reducir de esta manera notablemente las pérdidas de cobre, y el transformador propiamente dicho llega a ser considerablemente más pequeño.

Para optimizar aún más el grado de rendimiento se conocen en particular fuentes de alimentación conmutadas pulsadas en el primario, donde por el lado del primario del transformador de alta frecuencia se regula mediante el conmutador, por ejemplo un transistor bipolar, la frecuencia generada en función de la carga aplicada por el lado del secundario de la fuente de alimentación, para regular así la potencia transmitida. El reacoplamiento necesario para esta regulación se realiza por ejemplo, empleando como magnitud de regulación una tensión que se toma de un arrollamiento auxiliar. El procedimiento correspondiente para regular la intensidad de corriente de salida y/o la tensión de salida se describe en la patente EP 1 146 630 A2, e incluye que con cada impulso se carga en el transformador la misma energía. Ahora bien, la disposición del circuito mostrada en este documento presenta el inconveniente de tener una estructura relativamente compleja, ya que como circuito de control se emplea un circuito integrado relativamente complejo.

La forma más económica de construir una fuente de alimentación conmutada con separación galvánica entre el lado del primario y del secundario, es un convertidor con oscilador de bloqueo autooscilante. Esta clase de fuente de alimentación presenta sin embargo el inconveniente fundamental de que para una carga reducida aumenta notablemente la frecuencia de conmutación. La consecuencia de esto es que la potencia de pérdidas es grande en vacío y con una carga reducida.

En este tipo de fuente de alimentación es difícil la medición indirecta de la tensión de salida mediante una medición de la tensión en un arrollamiento auxiliar primario o en el arrollamiento principal primario. Y es que debido a la tensión inducida de la inductividad dispersa se produce una sobreelevación de tensión de corta duración, que en el caso de una anchura de impulsos grande se puede eliminar fácilmente por filtrado, de manera que resulta posible determinar con relativa precisión la tensión del secundario. Pero con una carga reducida, la anchura de impulsos disminuye de tal manera que apenas es posible eliminar por filtración la tensión inducida de la inductividad dispersa. Por lo tanto, con carga reducida la tensión de salida solamente se puede determinar de forma poco precisa. Un ejemplo de un circuito discreto sencillo de esta clase se puede deducir de la memoria descriptiva británica GB 02379036. Para evitar los inconvenientes de una precisión de regulación insatisfactoria se propone en este circuito el empleo de un optoacoplador. Ahora bien, un optoacoplador de esta clase vuelve a incrementar la complejidad y los costes de la fuente de alimentación conmutada.

Por este motivo, el objetivo que constituye la base de la presente invención consiste en describir una fuente de alimentación conmutada conforme a la especie, que con complejidad reducida permita una característica de regulación mejorada y mayor flexibilidad en cuanto a los parámetros de trabajo.

Este objetivo se resuelve mediante una fuente de alimentación conmutada que presenta las características de la reivindicación 1. Otros perfeccionamientos ventajosos de la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención constituyen el objeto de varias subreivindicaciones.

La presente invención se basa en el hecho de que mediante una unidad de control de tiempo, que está acoplada con el conmutador del lado del primario de tal manera que se pueda ajustar la duración de un tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario dentro de un ciclo de conmutación, en particular que se pueda alargar, pueda mantener una frecuencia de conmutación reducida en caso de carga reducida, y de esta manera resulte posible una regulación exacta de la tensión así como el ajuste de diversas curvas características de corriente de salida. Además, la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención está compuesta por unos pocos componentes económicos. La fuente de alimentación conmutada objeto de la invención ofrece por lo tanto la ventaja de unos costes reducidos y al mismo tiempo una regulación exacta de la tensión de salida, una potencia de entrada de vacío reducida así como una aplicación sumamente variable. Por último, la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención ofrece también la ventaja de la protección contra cortocircuitos.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa, la unidad de control de tiempo lleva un condensador de mando, por medio de cuya corriente de carga se puede ajustar el tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario. De esta manera se puede conseguir no sólo una aceleración del proceso de conexión sino también una aceleración del proceso de desconexión. La duración de desconexión del conmutador del lado del primario se puede alargar de forma especialmente sencilla por medio del condensador de mando. Por lo tanto se ajusta la potencia transmitida de tal manera que se obtiene una tensión de salida casi independiente de la carga. La determinación de la tensión de salida por el lado del primario se facilita porque la energía transmitida es la misma con cada impulso, de manera que se obtiene siempre un tiempo relativamente largo durante el cual pasa corriente por el arrollamiento secundario. Las puntas de tensión de corta duración que se producen por la inductancia dispersa se pueden eliminar por filtración en la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención sirviéndose de circuitos RC.

Si en la unidad de control de tiempo se prevé un diodo que limite la corriente de carga del condensador de mando durante el tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario, puede impedir la carga del condensador de mando, posibilitando de forma especialmente sencilla y eficaz el control de la potencia por medio de la duración de la desconexión.

Puede conseguirse una corriente de carga controlada para el condensador de mando de forma especialmente eficaz mediante un circuito de control de la corriente de carga, que esté dispuesto entre la conexión de entrada de la fuente de alimentación conmutada y la conexión de mando del conmutador del lado del primario.

De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la presente invención se puede prever un circuito de supresión de oscilaciones con el fin de suprimir las oscilaciones indeseables en el circuito de mando del conmutador del lado del primario, incrementando de esta manera la precisión de regulación.

Se puede prever un circuito desplazador de fase para desconectar el conmutador del lado del primario de forma desfasada, con el fin de acelerar el proceso de desconexión del conmutador del lado del primario y aumentar de este modo el grado de rendimiento del conjunto de la fuente de alimentación conmutada.

De acuerdo con otra forma de realización, la unidad de control de tiempo está realizada de tal manera que durante un tiempo de conexión del conmutador del lado del primario se pueda desactivar una señal de regulación. De este modo se pueden conseguir de forma muy eficaz unas pausas variables y unos impulsos constantes en el circuito autooscilante.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa, la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención lleva dos arrollamientos auxiliares en el lado del primario, mediante los cuales también se puede controlar la duración de la desconexión del conmutador del lado del primario. De este modo se pueden conseguir unas frecuencias de conmutación reducidas en caso de carga reducida así como una potencia de pérdidas menor durante la marcha en vacío. La tensión del secundario se puede determinar con relativa precisión en los arrollamientos auxiliares del primario.

Si se une uno de los arrollamientos auxiliares con el conmutador del lado del primario a través de un diodo y de un transistor, se puede alimentar en el ánodo del diodo una corriente mediante la cual se prolonga el tiempo de conexión del transistor, sin influir en el umbral de desconexión. Durante el tiempo de conexión del conmutador del lado del primario se genera en el ánodo del diodo una tensión negativa. Alternativamente se puede emplear también la conexión en serie a base de dos diodos o de dos resistencias. Para limitar las puntas de intensidad para el diodo se puede prever una resistencia adicional.

Si se une uno de los arrollamientos auxiliares por medio de un segundo diodo con un condensador, de manera que éste se pueda cargar con la tensión a regular por el lado del secundario, y para que en función de la tensión aplicada al condensador fluya una corriente a través del diodo, de una resistencia, de un tercer diodo y del tramo base-emisor del transistor, que mediante la duración de conexión del transistor retarde la conexión del conmutador del lado del primario, se puede efectuar un ajuste de la duración de desconexión del conmutador del lado del primario regulado por la tensión. Unos circuitos RC que estén unidos mediante una conexión de mando del conmutador del lado del primario y con el primer arrollamiento auxiliar pueden permitir en el circuito de mando una conmutación de valor óhmico relativamente bajo, con una corriente de retención relativamente reducida. Mediante la combinación de un condensador relativamente grande con un valor de resistencia grande, se puede conectar además el conmutador del lado del primario de forma diferida, ya que la energía en el condensador solamente se va descargando lentamente. Esto permite la adaptación continua a la carga.

Mediante un circuito de protección contra sobretensiones existe la posibilidad de mejorar el comportamiento de regulación para una carga muy reducida. Mediante este circuito se descargan más rápidamente los condensadores de mando al aumentar la tensión de salida, y se cargan más lentamente. De este modo existe la posibilidad de obtener unos tiempos de pausa muy largos, que se prolongan automáticamente al aumentar la tensión de salida. Este circuito sirve como protección contra sobretensiones, y en el caso de una avería simple impide que aumente de forma peligrosa la tensión de salida.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa, el circuito de control de la corriente de carga presenta un primer diodo Zener, que está unido a la base de un transistor de mando a través de una resistencia, de tal modo que la duración de conexión del transistor de mando retarda la conexión del conmutador del lado del primario. De esta manera se puede lograr un régimen de funcionamiento que se corresponde esencialmente con el antes descrito, pero donde la regulación de la corriente de carga para el condensador de mando se puede realizar de forma más sencilla. Una ventaja esencial es la menor necesidad de componentes.

La desconexión del conmutador general puede efectuarse además por medio de un diodo Zener, que limite la tensión en el circuito en serie del tramo base-emisor del conmutador general mediante una resistencia. Al alcanzar la tensión Z, el flujo de corriente a través del conmutador del lado del primario ya no puede seguir aumentando. De este modo se reduce la tensión en el transformador y la realimentación positiva provoca una desconexión rápida.

La dependencia de la corriente de salida respecto a la temperatura se puede reducir de forma sencilla mediante un circuito de compensación de la temperatura.

De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso de la presente invención se puede realizar la regulación de la tensión mediante un optoacoplador y un circuito de regulación en el lado del secundario. Para ello se controla el optoacoplador de tal manera que resulte conductor al bajar de la tensión de regulación. De esta manera, la fuente de alimentación conmutada trabaja a la frecuencia máxima, estando limitada la frecuencia por una resistencia conectada en serie con el optoacoplador. Al alcanzar la tensión de regulación, se bloquea el optoacoplador de tal manera que disminuye la frecuencia de conmutación hasta la frecuencia que es necesaria para mantener la tensión de regulación en la salida. Si el optoacoplador está totalmente bloqueado, la frecuencia de conmutación se reduce a la frecuencia mínima a la cual se transmite sólo una carga muy reducida. En este estado, la potencia consumida por el circuito es muy reducida, y de esta manera es posible mantener la ondulación de la tensión relativamente reducida también durante la marcha en vacío, a pesar de la potencia de entrada de vacío muy reducida.

La limitación de intensidad se puede realizar en el lado del secundario, aprovechando el mismo optoacoplador. Alternativamente se puede realizar también la limitación de la intensidad por el lado del primario. Para ello se aprovecha para el control del conmutador del lado del primario (a través del optoacoplador y la resistencia en serie) una tensión procedente de un arrollamiento auxiliar, que es proporcional a la tensión de salida. De esta manera, al disminuir la tensión de salida disminuye la corriente de carga del condensador de mando y se reduce la frecuencia. Se transmite una potencia menor, y la intensidad de corriente de salida se mantiene por ejemplo casi constante. Mediante diversos dimensionados se pueden conseguir curvas características de salida diferentes. Todas ellas tienen en común que la corriente de cortocircuito es muy reducida, ya que en caso de cortocircuito está bloqueado el optoacoplador. Además de un bajo coste y una regulación exacta de la tensión de salida, esta forma de realización ofrece por lo tanto también la ventaja de una potencia de entrada de vacío reducida y de la protección contra cortocircuitos.

La invención se describe a continuación con mayor detalle mediante las realizaciones representadas en los dibujos adjuntos. Los detalles semejantes o que se correspondan llevan en las Figuras los mismos signos de referencia. Las Figuras muestran:

Figura 1 un esquema de una fuente de alimentación conmutada controlada por el primario, conforme a la presente invención;

Figura 2 un esquema eléctrico de una fuente de alimentación conmutada controlada por el primario, según una primera forma de realización;

Figura 3 un esquema eléctrico de una fuente de alimentación conmutada, según una segunda forma de realización;

Figura 4 un esquema eléctrico de otra fuente de alimentación conmutada;

Figura 5 un esquema eléctrico de una fuente de alimentación conmutada conforme a una tercera forma de realización y

Figura 6 un esquema eléctrico de otra fuente de alimentación conmutada.

La Figura 1 muestra de forma esquemática el esquema de bloques de una fuente de alimentación conmutada conforme a la presente invención.

La fuente de alimentación conmutada 100 tiene aplicada a la entrada la tensión alterna U_{EIN}, que puede ser por ejemplo la tensión de la red. En Europa la tensión de la red varía entre 180 V hasta 264 V de corriente alterna, y en América entre 90 y 130 V de corriente alterna. En el bloque 102 se rectifica la tensión de entrada y se estabiliza. Además se asegura que no lleguen a la red de corriente alterna señales interferentes que se generen en la misma fuente de alimentación conmutada. El arrollamiento del lado del primario 110 del transformador aislador 108 y el conmutador del lado del primario 104, que en este caso es un transistor, forman un circuito en serie que está unido a la tensión de entrada rectificada. El conmutador del lado del primario 104 interrumpe la corriente que pasa a través del arrollamiento primario 110, de acuerdo con las señales de mando del circuito de mando 106. Los impulsos de conmutación suministrados a la entrada de control del conmutador del lado del primario 104 se controlan por el bloque 116, en el que se genera la variable controlada sirviéndose de un arrollamiento auxiliar 114 del transformador 108. Las dos vías de señal 120 y 122 designan dos funciones esenciales del bloque 116. Por una parte, la señal 120 "bombea" el circuito de mando 106 para mantener activa la autooscilación. Por otra parte, la vía de señal 122 controla de tal manera el circuito de mando que las variaciones en el ciclo de conmutación influyen en la forma deseada en la potencia eléctrica que se suministra al transformador 108.

De acuerdo con la invención, el circuito de mando 106 lleva para esto una unidad de control de tiempo 107, que asegura que los tiempos de pausa (o también tiempos de desconexión), durante los cuales está abierto el conmutador del lado del primario 104, estén adaptadois en cuanto a su duración a la potencia necesaria. La energía que se suministra durante cada fase de conexión del conmutador del lado del primario al transformador, se mantiene siempre igual.

El arrollamiento del lado del secundario 112 del transformador 108 está unido, tal como se puede ver por la Figura 1, con un bloque 118 que genera la tensión del lado del secundario U_{AUS} y eventualmente la estabiliza.

A continuación se trata de explicar con mayor detalle el funcionamiento de la forma de realización representada esquemáticamente en la Figura 1 de la fuente de alimentación conmutada galvánicamente aislada conforme a la invención.

El circuito de mando 106 controla el conmutador del lado del primario 104 de tal manera que se sitúa alternativamente en estado conductor y no conductor. Debido a la tensión suministrada a través del bloque 102, fluye siempre una corriente al arrollamiento del lado del primario 110, cuando el conmutador del lado del primario 108 se encuentra en estado conductor. La variación de corriente acumula energía en el campo magnético del transformador 108. Cuando se bloquea el conmutador del lado del primario 104, la energía acumulada en el campo magnético se descarga principalmente a través del arrollamiento del lado del secundario 112 al bloque 118 que genera y estabiliza la tensión secundaria. Una pequeña parte de la energía se descarga también a través del arrollamiento auxiliar 114 en el bloque 116. Éste genera como variable controlada una tensión auxiliar. La energía se descarga periódicamente, pero mediante rectificado y filtrado se puede generar como tensión auxiliar una tensión esencialmente rectificada. Dado que el acoplamiento magnético entre los diversos arrollamientos del transformador 108 es constante, y no depende de los valores de la intensidad de corriente o de la tensión, el valor de la tensión auxiliar es proporcional al valor de la tensión secundaria y por lo tanto proporcional al valor de la tensión de salida.

Mediante la unidad de control de tiempo 107 se puede ajustar la duración de desconexión del conmutador del lado del primario 104 de tal manera que la energía que se alimenta al transformador dependa de la tensión de salida. Por lo tanto la potencia transmitida se ajusta de tal manera que se obtenga una tensión de salida U_{AUS} prácticamente independiente de la carga. La determinación de la tensión de salida por el lado del primario se facilita por el hecho de que la energía transmitida es la misma durante cada impulso, de manera que se obtiene siempre un tiempo relativamente largo durante el cual pasa corriente por el arrollamiento auxiliar 114.

En la Figura 2 está representado un esquema de una posible forma de realización de la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención. Lo esencial de este circuito es que la duración de desconexión del conmutador del lado del primario, en este caso del transistor T12, se puede alargar por medio del correspondiente control del transistor T11.

Después de aplicar la tensión de entrada U_{EIN} a las bornas K11 y K12 se carga el condensador C15 a través de las resistencias R11 y R12. Si la tensión es suficiente, pasa una corriente a través de la resistencia R18, del tramo base - colector del transistor T11, de la resistencia R20, del tramo base - emisor del transistor T12, de la resistencia R23, así como del diodo D17. De esta manera se controla el conmutador del lado del primario T12 y pasa corriente a través del arrollamiento principal primario del transformador W10 (conexión 4/conexión 1). En el arrollamiento auxiliar del transformador (conexión 3/conexión 2) se induce una tensión que a través del condensador C15, de la resistencia R23 y de la capacidad C14 provoca una realimentación positiva y acelera el proceso de conexión del conmutador del lado del primario T12.

Ahora aumenta la corriente que pasa a través del arrollamiento principal del lado del primario, del conmutador del lado del primario T12, de la resistencia R23 y del diodo D17. Por este motivo aumenta también la tensión que cae en la resistencia R23, y por lo tanto también la tensión base - emisor del transistor T13. Cuando la tensión base - emisor del transistor T13 rebasa la tensión umbral, se vuelve conductor el tramo colector - emisor de T13, y como consecuencia se desconecta el transistor T12. Por ello se interrumpe el paso de corriente por el arrollamiento del lado del primario del transformador, y debido a la autoinducción se invierten las tensiones en los arrollamientos del transformador. Tanto por el arrollamiento del lado del secundario como por el arrollamiento auxiliar fluye una corriente inducida.

La corriente que pasa por el arrollamiento del lado del secundario carga el condensador C100 y genera de esta manera una tensión que se puede aprovechar en la salida. La corriente en el arrollamiento auxiliar carga a través del diodo D15 y la resistencia R13 el condensador C15 hasta una tensión que se corresponde con la tensión en el condensador C100, convertida en la relación del número de espiras entre el arrollamiento auxiliar y el arrollamiento secundario. Es decir que en el condensador C15 se forma una reproducción de la tensión de salida que cae en el condensador C100. La corriente que pasa por el arrollamiento auxiliar provoca además, a través del condensador C14, una aceleración de la desconexión del transistor T12.

Cuando la tensión que cae en el condensador C15 llega a ser menor que la suma de las tensiones umbral de los diodos D16 y del transistor T10, queda bloqueado el transistor T10 y el transistor T11 es conductor, de manera que se carga el condensador C14 a través del circuito en serie de la resistencia R18, del transistor T12 y de la resistencia R20. Por lo tanto se vuelve a conectar el conmutador del lado del primario T12 después de una breve pausa, y comienza un nuevo ciclo.

Si la tensión en C15 rebasa la suma de las tensiones umbral del diodo D16 y del transistor T10, el transistor T10 se vuelve conductor y reduce así la corriente en la base del transistor T11, de manera que éste limita la corriente de carga del condensador C14 y por lo tanto alarga la duración de desconexión del conmutador del lado del primario T12.

Con el circuito mostrado se puede adaptar por lo tanto de forma especialmente sencilla la potencia transmitida a la tensión de salida, mediante el ajuste de la duración de desconexión y con independencia de la carga que esté conectada. La determinación de la tensión de salida se facilita, tal como ya se ha mencionado, por el hecho de que la energía transmitida es la misma para cada impulso, de manera que resulta siempre un tiempo relativamente largo durante el cual fluye corriente por el arrollamiento secundario. Las breves puntas de tensión que surgen debido a inductancias dispersas, se pueden eliminar por filtrado con circuitos RC debidamente dimensionados C13, C13, R14, D14, tal como está representado en la Figura 3. De este modo, la tensión de imagen en el condensador C15 representa una reproducción muy exacta de la tensión que cae en el condensador C100.

La limitación de la intensidad de corriente de salida se obtiene mediante la frecuencia máxima que puede ajustarse mediante las resistencias R18 y R20. Ésta fija el punto de potencia máxima. Si se rebasa el punto de potencia máxima, disminuye la tensión de salida y por lo tanto también la tensión que cae en el condensador C15. Por este hecho disminuye también la corriente a través de las resistencias R18 y R20 y como consecuencia disminuye la frecuencia y la potencia transmitida. Variando la relación de los valores de resistencia R10 respecto a R20 se puede ajustar la dependencia de la corriente de salida respecto a la tensión de salida, de manera que es posible obtener diferentes curvas características.

La forma de realización representada en la Figura 2 muestra sin embargo todavía una dependencia de la corriente de salida respecto a la tensión de entrada, ya que los tiempos de retardo en el conmutador del lado del primario T12 provocan una corriente primaria máxima que es dependiente de la tensión de entrada.

Esto se puede contrarrestar uniendo con el emisor del conmutador del lado del primario una capacidad C17, tal como se puede ver en la Figura 3 en la que está representada una segunda forma de realización de la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención. En este caso se puede sustituir la capacidad C18 por una resistencia. Por lo demás, los componentes de la Figura 3 llevan las mismas referencias que las referencias de la Figura 2.

Cuando la corriente del secundario ha bajado a 0, estando desconectado el conmutador del lado del primario T12, entonces está aplicada en el arrollamiento del lado del secundario una tensión con el valor de la tensión de salida U_{AUS}, más la tensión de flujo del diodo D100. Con esta tensión se cargan las capacidades parásitas. Estas capacidades forman junto con el transformador W10 un circuito oscilante, y la oscilación que se provoca mediante la energía acumulada en las capacidades parásitas provoca en determinadas circunstancias una reconexión prematura del transistor T12. Esto a su vez da lugar a una breve desviación de la regulación y por lo tanto a una mayor ondulación de la tensión de salida U_{AUS}. Para evitar esto, se hace pasar la tensión del arrollamiento auxiliar, de acuerdo con la forma de realización ampliada representada en la Figura 3, a través de un filtro formado por la capacidad C13, la resistencia R14, el diodo D14 y la resistencia R13, al condensador C14.

En la Figura 3 está previsto además un circuito de retardo formado por el condensador C16, la resistencia R21, la resistencia R22 y el condensador C18, que al aumentar la tensión base - emisor en el transistor T13 se retarda a través de la resistencia R23 debido al aumento de tensión. Este circuito de retardo no es absolutamente necesario para la función del circuito, pero aumenta su grado de rendimiento ya que debido al desfase se acelera el proceso de desconexión del transistor T12.

En una fuente de alimentación conmutada que está representada en forma de esquema eléctrico en la Figura 4 se puede prever un segundo arrollamiento auxiliar para regular la potencia.

La fuente de alimentación conmutada representada en la Figura 4, con separación galvánica entre el primario y el secundario también representa un convertidor con oscilador de bloqueo autooscilante. Con el arrollamiento auxiliar adicional del primario W10 3-6 se genera a través de la resistencia R124, durante el tiempo de conexión del conmutador del lado del primario T110, una tensión negativa en el ánodo del diodo D119 (en lugar de la resistencia R124 se podría utilizar también un diodo). De esta manera se puede inyectar en el ánodo del diodo D119 una corriente mediante la cual se prolonga el tiempo de conexión del transistor T111, sin influir en el umbral de desconexión.

De esta manera es posible controlar la duración de desconexión del transistor T110. Esto da lugar a una frecuencia de conmutación menor en caso de carga reducida, y disminuye la potencia de pérdidas durante la marcha en vacío y para una carga reducida. La tensión del secundario se puede determinar de forma relativamente precisa sirviéndose de los arrollamientos auxiliares primarios.

Mediante el diodo D120, la resistencia R129, la capacidad C119 y el diodo D121 existe ahora la posibilidad de una limitación sencilla de la tensión. El circuito RC R125, C118, elimina por filtración las puntas de tensión inducidas de la inductancia dispersa, mejorando de este modo el comportamiento de regulación. La resistencia R125 sirve para una limitación de las puntas de corriente para proteger el diodo D121.

La conexión en paralelo de los circuitos RC, C113, R115 y C114, R116 provoca la conmutación de baja resistencia del transistor T111 con una corriente de retención relativamente reducida. Además de esto y mediante la combinación de una capacidad relativamente grande C114 con un valor de resistencia grande R116 se puede conectar el transistor T110 con retardo, ya que la energía al condensador 114 solamente se va reduciendo lentamente. De esta manera puede efectuarse una adaptación continua de la duración de las pausas a la carga.

En la forma de realización representada se puede efectuar una mejora del comportamiento de regulación a carga muy reducida mediante el diodo D114, la capacidad C117, el diodo 115 y la resistencia R120 o el diodo D116. Mediante este circuito se descargan más rápidamente los condensadores C113 y C114 y se cargan más lentamente, cuando aumenta la tensión de salida. De este modo son posibles unos tiempos de pausa muy largos, que se prolongan automáticamente al aumentar la tensión de salida. Este circuito actúa además como protección contra sobretensiones, y en el caso de un fallo simple impide un aumento peligroso de la tensión de salida U_{AUS}.

Mediante el circuito RC R114, C116 se pueden eliminar por filtración las puntas de tensión inducidas de la inductancia dispersa, con lo cual se puede mejorar aún más el comportamiento de regulación.

Para reducir la dependencia entre la corriente de entrada y la tensión de salida se puede adaptar el umbral de conexión del transistor T111 por medio de la resistencia R118.

Además se puede adaptar el umbral de conexión del transistor T111 con ayuda de la resistencia R123 y el diodo D118, con el fin de reducir la dependencia entre la intensidad de corriente de salida y la tensión de entrada.

Por último, se ha previsto en la fuente de alimentación conmutada representada en la Figura 4 un circuito de compensación de temperatura para reducir la dependencia de la temperatura de la intensidad de corriente de salida, que comprende el transistor T112, la resistencia R128 y la resistencia R127.

Otra forma de realización de la fuente de alimentación conmutada objeto de la invención se explicará a continuación haciendo referencia a la Figura 5. En este caso el funcionamiento del circuito representado es el mismo que el de los circuitos de las Figuras 2 y 3, con la diferencia de que el circuito según la Figura 5 necesita un número considerablemente menor de componentes, puesto que se ha realizado de forma más sencilla la regulación de la corriente de carga para el condensador de mando C213. La desconexión del conmutador primario T12 se efectúa mediante un diodo Zener D214, que limita la tensión en el circuito en serie del tramo base-emisor del conmutador del lado del primario T12 y de la resistencia R220. Al alcanzar la tensión Z, el flujo de corriente a través del transistor T210 no puede seguir aumentando, con lo cual baja la tensión en el transformador y la realimentación positiva provoca una desconexión rápida del conmutador del lado del primario T12.

Haciendo referencia a la Figura 6 se describe a continuación otra fuente de alimentación conmutada, en la que se utiliza un optoacoplador adicional para el reacoplamiento de la tensión de salida en el primario. Se conocen diversos circuitos para fuentes de alimentación conmutadas con reducida potencia de entrada en vacío, que al bajar de una potencia de salida predeterminada desconectan la parte primaria de la fuente de alimentación mediante un optoacoplador, permitiendo de esta manera una potencia de entrada muy reducida. El inconveniente de este principio conocido es sin embargo que en vacío, la tensión de salida presenta una tensión ondulada muy fuerte.

En una fuente de alimentación conmutada, tal como la representada en la Figura 6, la regulación de la tensión se puede efectuar mediante el optoacoplador IC10 y un circuito de regulación en el secundario. Para ello se controla el optoacoplador IC10 de tal manera que sea conductor cuando se baje de la tensión regulada. De este modo, la fuente de alimentación conmutada trabaja por debajo de la tensión regulada con la frecuencia máxima, limitándose la frecuencia por medio de una resistencia R415 conectada en serie con el optoacoplador IC10. Cuando se alcanza la tensión regulada se bloquea el optoacoplador IC10 de tal manera que la frecuencia de conmutación baja hasta la frecuencia que es necesaria para mantener la tensión regulada en la salida. Cuando el optoacoplador IC10 está totalmente bloqueado, la frecuencia de conmutación baja a la frecuencia mínima, a la que se transmite sólo una potencia muy reducida. En este estado, la potencia consumida por el circuito es muy escasa. De este modo se tiene la posibilidad de mantener relativamente reducida la ondulación de tensión también durante la marcha en vacío, a pesar de la muy reducida potencia de entrada en vacío.

La limitación de la intensidad puede realizarse en este caso sólo por el lado secundario, aprovechando el mismo optoacoplador IC10.

Alternativamente, la limitación de intensidad se puede realizar también por el lado primario. En este caso, para el control del conmutador del lado del primario T12 a través del optoacoplador IC10 y de la resistencia en serie R415, se utiliza una tensión del arrollamiento auxiliar W10 2-3, que es proporcional a la tensión de salida. De esta manera, al bajar la tensión de salida, disminuye la corriente de carga del condensador C414 y se reduce la frecuencia. Se transmite una potencia menor, y la corriente de salida se mantiene casi constante. En función de las distintas dimensiones pueden obtenerse diferentes curvas características de salida. Todas ellas tienen en común que la corriente de cortocircuito es muy reducida, ya que en cortocircuito, el optoacoplador queda bloqueado.

A diferencia de los procedimientos conocidos en los que se utilizan optoacopladores, se consigue aquí la frecuencia mínima y por lo tanto la potencia mínima estando bloqueado el optoacoplador, y la frecuencia máxima siendo conductor el optoacoplador. La regulación de la intensidad se efectúa controlando la frecuencia de conmutación en función de la tensión de salida transmitida a través de un arrollamiento auxiliar.

Claims (12)

1. Fuente de alimentación conmutada con un primario y un secundario y con

un transformador (108 W10); con un arrollamiento primario (110), un arrollamiento secundario (112) y por lo menos un arrollamiento auxiliar (114), donde el arrollamiento primario (110) y el arrollamiento auxiliar (114) están unidos al lado primario, y el arrollamiento secundario (112) está unido al lado secundario,

un conmutador en el lado del primario (104; T12) que está unido al arrollamiento primario (110) para interrumpir el flujo de corriente a través del arrollamiento primario (110),

un circuito de mando autooscilante (106) para generar impulsos de conmutación que controlan el conmutador del lado del primario (104; T12),

un circuito (116) para generar una tensión de imagen entre las conexiones del arrollamiento auxiliar (114), para generar una tensión de imagen, que reproduce en el lado del secundario una tensión a regular en el lado del primario,

donde la fuente de alimentación conmutada presenta además una unidad de control de tiempo (107), que está acoplada de tal manera con el conmutador del lado del primario (104; T12), que se pueda ajustar la duración de un tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario (104; T12), dentro de un ciclo de conmutación,

caracterizada porque la unidad de control de tiempo (107) lleva un condensador de mando (C14, C213) a través de cuya corriente de carga se puede ajustar el tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario (T12).

2. Fuente de alimentación conmutada según la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de control de tiempo (107) lleva un diodo (D17), que está dispuesto de tal manera entre el conmutador del lado del primario (T12) y una conexión de entrada (K12) de la fuente de alimentación conmutada, que se pueda limitar la corriente de carga del condensador de mando (C14; C213) durante el tiempo de desconexión del conmutador del lado del primario.

3. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la corriente de carga del condensador de mando (C14) se puede controlar por medio de un circuito de control de la corriente de carga (R15, D16, R17, T10, R19, T11, R18, R20, R16), situado entre la conexión de entrada (K12) de la fuente de alimentación conmutada y una conexión de control del conmutador del lado del primario (T12).

4. Fuente de alimentación conmutada según la reivindicación 3, caracterizada porque el circuito de control de la corriente de carga lleva dos amplificadores (T10, T11) que están conectados en serie entre sí.

5. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque un circuito de supresión de oscilaciones (C13, R14, D14, R13) está conectado de tal manera con el arrollamiento auxiliar que se suprimen las oscilaciones indeseables en el circuito de mando del conmutador del lado del primario.

6. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por estar previsto un circuito de desfase (T13, C16, R21, C18, R22) para desconectar de forma desfasada el conmutador del lado del primario.

7. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la unidad de control de tiempo está realizada de tal manera que durante un tiempo de conexión del conmutador del lado del primario (T110) se puede desactivar una señal de regulación.

8. Fuente de alimentación conmutada según la reivindicación 3, caracterizada porque el circuito de control de la corriente de carga lleva un primer diodo Zener (D213), que está unido por medio de una resistencia (R215) con la base de un transistor de mando (T210) de tal manera que la duración de conexión del transistor de mando (T210) retarda la conexión del conmutador del lado del primario (T12).

9. Fuente de alimentación conmutada según la reivindicación 8, caracterizada porque el circuito de control de la corriente de carga lleva además un segundo diodo Zener (D214), que está conectado en paralelo con el circuito en serie del tramo base - emisor del conmutador del lado del primario (T12) y de una resistencia (R240) unida al emisor del conmutador del lado del primario (T12).

10. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por presentar además un circuito de compensación de la temperatura (T111, R126, R127, R128, T112) para compensar la temperatura del umbral de conmutación del conmutador del lado del primario (T110).

11. Fuente de alimentación conmutada según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por presentar además un optoacoplador (IC10) para el reacoplamiento de una tensión del lado del secundario en el circuito primario.

12. Fuente de alimentación conmutada según la reivindicación 11, caracterizada porque el optoacoplador (IC10) está conectado de tal manera que en un estado bloqueado del optoacoplador se puede transmitir una potencia mínima, y en un estado conductor, una potencia máxima.