ES2325879T3 - Dispositivo para la activacion de un componente electrico de potencia. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (10) para la activación de un componente eléctrico de potencia (48), en el que el componente de potencia (48) presenta una salida de conmutación (46), en el que durante un proceso de conmutación en el componente de potencia (48) están previstos tanto un control de la tensión o una regulación de la tensión como también un control de la corriente o una regulación de la corriente de la salida de conmutación (46) y la entrada de control del componente de potencia 8348) es controlada a través de dos fuentes de corriente (32, 34) controlables, y las fuentes de corriente (32, 34) son controladas a través de un convertidor U/I, en el que el convertidor U/I (22) presenta una unidad de control de tiempo (26), caracterizado porque el comportamiento de la unidad de control de tiempo (26) se determina de forma conmutable, o bien a través de un miembro de tiempo interno (R1, C1) o a través de un retorno (Cx) de la salida de conmutación (46), y en el que el miembro de tiempo interno (R1, C1, R2) está entre la entrada del convertidor U/I (22) y masa, y el retorno (Cx) conduce desde la salida de conmutación (46) sobre la resistencia (R2) de la unidad de control de tiempo (26).
Description
Dispositivo para la activación de un componente
eléctrico de potencia.
Cada vez se emplean con mayor frecuencia
sistemas sincronizados en la técnica de circuitos, especialmente en
el sector del automóvil, en los que se puede observar este
desarrollo especialmente intenso sobre todo en los circuitos
altamente integrados. En general, se conocen tales sistemas
sincronizados, en los que para la activación de componentes de
potencia se acondicionan corrientes o tensiones fijas conmutables o
bien rampas. En tales sistemas sincronizados -especialmente
condicionado por las energías o corrientes a conmutar que son, en
parte, grandes- se irradia cada vez en mayor medida una radiación
electromagnética mayor, que conduce a problemas de compatibilidad
electromagnética (EMV) con otros sistemas. Especialmente en el mazo
de cables o bien en la red de a bordo de un vehículo se produce, a
través de los sistemas sincronizados conocidos, una interferencia
con otros componentes. Hay que resaltar aquí especialmente la
interferencia de la recepción de radiodifusión.
Se conoce a partir del documento
EP-A-0 963 044 un circuito para la
activación de un componente eléctrico de potencia, en el que se
puede realizar un proceso de conmutación en el componente de
potencia tanto por medio de un control de la tensión como también
por medio de una regulación de la tensión. El componente de
potencia presenta una salida de conmutación, cuyo nivel corresponde
al estado de conmutación. A través de fuentes de corriente
constante, que están en conexión con la entrada del componente de
potencia, se puede iniciar de la misma manera un proceso de
conmutación.
Se conoce a partir del documento
US-A-6 137 329 un circuito para la
activación de un componente eléctrico de potencia, en el que la
puerta del componente de potencia está en conexión con niveles de
corriente.
Se conocen a partir del documento
US-A-5 194 760 otros dispositivos
para la activación de un componente eléctrico de potencia, que
trabajan por medio de fuente de corriente.
Se conoce a partir del documento
US-A-5 939 909 un circuito de
excitación para un transistor de efecto de campo de potencia. En
este caso, una fuente de corriente de valor más pequeño está
conectada constantemente con la puerta del transistor de efecto de
campo de potencia, mientras que una fuente de corriente mayor es
conectada adicionalmente sobre la puerta de acuerdo con el estado de
la tensión de entrada.
La presente invención con las características de
la reivindicación principal tiene, en cambio, la ventaja de que se
incrementa la compatibilidad electromagnética, es decir, que se
reduce la radiación electromagnética de componentes eléctricos de
potencia activados con un dispositivo de acuerdo con la invención.
Éste es especialmente el caso cuando se trata de conmutadores
electrónicos en sistemas sincronizados. De esta manera se incrementa
considerablemente la seguridad funcional de otros componentes y
sistemas eléctricos, que se encuentran en la proximidad espacial al
componente eléctrico de potencia.
A través de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos y
mejoras del dispositivo indicado en la reivindicación principal.
Es especialmente ventajoso que estén previstas
dos fuentes de corriente, que han sido controladas a través de un
convertidor U/I, en el que el convertidor U/I presenta una unidad de
control de tiempo, en el que el comportamiento de la unidad de
control de tiempo se determina o bien a través de un miembro de
tiempo interno o a través de un retorno de la salida de
conmutación. De esta manera, tanto es posible prever a través de la
utilización del miembro de tiempo interno un simple control de la
salida de conmutación del componente de potencia, como también es
posible prever una regulación a través de la utilización del retorno
de la salida de conmutación.
Además, es ventajoso prever el dispositivo de
acuerdo con la invención integrado monolíticamente. De este modo,
se puede fabricar el dispositivo de forma especialmente favorable en
cuanto al coste y, además, presenta una seguridad funcional
mayor.
Un ejemplo de realización de la invención se
representa en el dibujo y se explica en detalle en la descripción
siguiente. La figura única muestra un diagrama de bloques del
dispositivo de acuerdo con la invención para la activación de un
componente eléctrico de potencia.
En la figura única se representa un diagrama de
bloques de un dispositivo 10 de acuerdo con la invención para la
activación. El dispositivo 10 comprende un primer bloque de circuito
20 y un segundo bloque de circuito 30. El primer bloque de circuito
presenta una entrada 12, que está colocada frente a un potencial de
tierra provisto con el signo de referencia 13 sobre un nivel
sincronizado o impulsado de la tensión. Este nivel de la tensión
está provisto en la figura con la designación UE. El hecho de que la
entrada 12 del primer bloque de circuito 20 esté sincronizada se
representa en la figura a través de un impulso de reloj provisto con
el signo de referencia 14.
El primer bloque de circuitos 20 presenta,
además de la entrada 12, un convertidor de tensión - corriente o
bien convertidor U/I 22, que está conectado con la entrada 12.
Además, el primer bloque de circuito 20 presenta un amplificador
24, cuya entrada está conectada con la salida del convertidor U/I.
Además, el primer bloque de circuito 20 presenta una unidad de
control de tiempo 26, que presenta una primera entrada 27 y una
segunda entrada 28. La primera entrada 27 de la unidad de control
de tiempo 26 está conectada con la entrada 12. La unidad de control
de tiempo 26 presenta, además, una o varias salidas, que controlan
en cada caso en convertidor U/I. estas salidas se representan en la
figura por medio de flechas previstas entre la unidad de control de
tiempo 26 y el convertidor U/I 22. La unidad de control de tiempo 26
presenta un miembro de tiempo interno, que comprende una primera
resistencia R1 y un primer condensador CI para la fijación de una
constante de tiempo. Además, la unidad de control de tiempo 26
presenta una segunda resistencia R2, que colabora con un segundo
condensador Cx que se describirá más adelante.
El segundo bloque de circuitos 30 presenta una
primera fuente de corriente 32 controlable y una segunda fuente de
corriente 34 controlable, que están conectadas en serie entre una
tensión provista con el signo de referencia U y el potencial de
tierra, de manera que, sin embargo, entre las fuentes de corriente
32, 34 está dispuesto un conmutador S1 controlable, que puede
interrumpir el circuito en serie de las fuentes de corriente 32,
34. En este caso, la primera fuente de corriente 32 está prevista
entre el conmutador S1 y la tensión U y la segunda fuente de
corriente 34 está prevista entre el conmutador S1 y el potencial de
tierra. La entrada de control de ambas fuentes de corriente 32, 34
controlable está conectada para su control a través del primer
bloque de circuitos 20, respectivamente, con la salida del
amplificador 24.
La entrada de control no designada con un signo
de referencia del conmutador S1 controlable está conectada a través
de un dispositivo 36 con la entrada 12. En el dispositivo 36 se
trata de un amplificador con entrada inversora. Cuando el nivel de
la tensión UE está en "cero" o "bajo", el conmutador S1
está cerrado. Cuando el nivel de la tensión UE está en "alto",
el conmutador S1 está abierto. Entre la primera fuente de corriente
32 y el conmutador S1 está prevista según la invención una toma, que
está conectada con la entrada de control de un componente eléctrico
de potencia 48, especialmente una fase final de potencia
D-MOS. El componente de potencia 48 está conectado
con una primera de sus conexiones de potencia -que se designa a
continuación también como conexión fuente- con el potencial de base
y con una segunda de sus conexiones de potencia -que está provista
con el signo de referencia 46 y se designa a continuación también
como drenaje- a través de un diodo 42 con una tensión de
alimentación designada con el signo de referencia U_{b}. Entre la
segunda conexión de potencia 46 y la tensión de alimentación
U_{b}, en paralelo con el diodo 42, está dispuesta una carga 44.
La segunda conexión de potencia 46 se designa a continuación
también como salida de conmutación 46 del componente de potencia
48. El diodo 42 posibilita en el caso de una carga inductiva 44
para el tiempo inmediatamente después de la desconexión del
componente de potencia la transmisión de corriente previamente
impresa sobre la conexión de la tensión de alimentación U_{b} de
retorno mientras la corriente previamente impresa fluye todavía a
través de la carga inductiva 44.
La salida de conmutación 46 está conectada en
una forma de realización ventajosa de la invención a través del
segundo condensador Cx con la segunda entrada 28 de la unidad de
control de tiempo 26.
El dispositivo de acuerdo con la invención para
la activación de componentes de potencia, especialmente componentes
de semiconductores en forma de transistores de potencia con fuentes
de corriente controladas por tensión, posibilita, adicionalmente al
control de la tensión en forma de rampa conocido de la salida de
conmutación 46, realizar un control de la corriente ajustable
simultáneamente del componente de potencia 48 de una manera
independiente de la carga conectada. Por lo tanto, el salto de carga
en la salida de conmutación 46 del componente de potencia 48 está
controlado por tensión y por corriente o bien regulado por tensión y
por corriente, con lo que se obtiene una carga EMV mínima.
El dispositivo de acuerdo con la invención
funciona de tal manera que una señal de activación de la tensión
UE, simbolizada con el impulso de reloj 14, es decir, un cambio de
flanco, en la entrada 12 del primer bloque de circuito 20 a través
del conmutador S1 inicia la secuencia de carga y de descarga,
respectivamente, de la primera fuente de corriente y de la segunda
fuente de corriente 34. La secuencia de carga se inicia con UE en
el estado "alto". La entrada del conmutador de potencia 48 o
bien del componente de potencia 48 es impulsada, es decir,
conectada ahora con la primera fuente de corriente 32, y la carga 44
es alimentada de acuerdo con el potencial básico. En este caso es
importante que la primera fuente de corriente 32 tenga un valor
menor que la segunda fuente de corriente 34. No obstante, se puede
ajustar una relación de acuerdo con la invención. La secuencia de
descarga se inicia con UE en nivel "bajo". Puesto que la
segunda fuente de corriente 34 es mayor que la primera fuente de
corriente 32, se cubre la necesidad de la segunda fuente de
corriente 34 tanto desde la primera fuente de corriente 32 como
también desde la entrada del conmutador de potencia 48 o bien del
componente de potencia 48. Esto tiene como consecuencia que se
bloquea el conmutador de potencia 48 y de esta manera la corriente
a través de la carga 44 no fluye ya según el potencial de base,
sino según la tensión de alimentación. Simultáneamente con la
secuencia de carga/descarga, se pone en marcha el convertidor U/I y
a través del amplificador 24 y la fuente de corriente controlable
32, 34 se activa el componente de potencia 48 de manera controlada
por tensión y por corriente o bien regulada por tensión y por
corriente.
El control de tiempo del convertidor U/I 22 por
medio de la unidad de control de tiempo 26 se puede realizar según
la invención, por una parte, a través de un miembro de tiempo
interno, que comprende la primera resistencia R1 y el primer
condensador C1. de esta manera se realiza un control puro de la
salida de conmutación 46. Por otra parte, el control de tiempo se
puede realizar según la invención también a través de la segunda
resistencia R2 y el segundo condensador Cx, es decir, a través del
retorno desde la salida de conmutación 46 hacia la unidad de
control de tiempo 26, con lo que se obtiene una regulación. La
determinación de la posibilidad seleccionada -también es posible
prever ambas posibilidades de forma conmutable- se define a través
de la aplicación seleccionada o a través de la fase de la
integración alta.
Claims (3)
1. Dispositivo (10) para la activación de un
componente eléctrico de potencia (48), en el que el componente de
potencia (48) presenta una salida de conmutación (46), en el que
durante un proceso de conmutación en el componente de potencia (48)
están previstos tanto un control de la tensión o una regulación de
la tensión como también un control de la corriente o una regulación
de la corriente de la salida de conmutación (46) y la entrada de
control del componente de potencia 8348) es controlada a través de
dos fuentes de corriente (32, 34) controlables, y las fuentes de
corriente (32, 34) son controladas a través de un convertidor U/I,
en el que el convertidor U/I (22) presenta una unidad de control de
tiempo (26), caracterizado porque el comportamiento de la
unidad de control de tiempo (26) se determina de forma conmutable, o
bien a través de un miembro de tiempo interno (R1, C1) o a través
de un retorno (Cx) de la salida de conmutación (46), y en el que el
miembro de tiempo interno (R1, C1, R2) está entre la entrada del
convertidor U/I (22) y masa, y el retorno (Cx) conduce desde la
salida de conmutación (46) sobre la resistencia (R2) de la unidad de
control de tiempo (26).
2. Dispositivo (10) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el componente de
potencia (48) es una fase final de potencia
D-MOS.
3. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
dispositivo está previsto integrado monolíticamente.
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