ES2618419T3 - Dispositivos y métodos para la protección de sobretensión - Google Patents

Dispositivos y métodos para la protección de sobretensión Download PDF

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Evaggelia Giannelaki
Thomas Tsovilis
Zafiris Politis
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Abstract

Un dispositivo de protección de circuitos (10, 10A, 10B) que comprende: un circuito de monitorización de sobretensión (210, 220) que es operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condición de sobretensión en el circuito de suministro de potencia y cambiar un estado de una sobretensión de salida en respuesta a la condición de sobretensión en el circuito de suministro de potencia; un interruptor bidireccional (250) que es operable para interrumpir o limitar el flujo de corriente a través del circuito de suministro de potencia en respuesta al cambio en el estado de la sobretensión de salida; y un limitador de voltaje bidireccional (260) que está conectado a través de los terminales de salida del dispositivo de protección de circuitos y que es operable para limitar una sobretensión a un límite de voltaje predefinido, caracterizado porque el limitador de voltaje bidireccional (260) comprende: un circuito rectificador (262) que comprende entradas que están acopladas a los terminales de salida del dispositivo de protección de circuitos y salidas que están acopladas a un limitador de tensión de alimentación (264), el limitador de tensión de alimentación (264) comprendiendo un regulador de voltaje (DZ1) que está acoplado a un interruptor semiconductor (Q1) y una resistencia (R1, R2), donde el regulador de voltaje (DZ1) es operable para hacer que el interruptor semiconductor (Q1) conduzca corriente cuando un voltaje de entrada en los terminales de salida del circuito rectificador (262) exceda un voltaje regulado correspondiente al límite de voltaje predefinido.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivos y metodos para la proteccion de sobretension Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a dispositivos de proteccion de circuitos y, mas en particular, a dispositivos y metodos para la proteccion de sobretension.
Antecedentes
Frecuentemente, se aplica excesivo voltaje o corriente a traves de las lmeas de servicio que proporcionan potencia a residencias y a instalaciones comerciales e institucionales. Dicho voltaje excesivo o picos de corriente (sobretensiones transitorias y corrientes de sobrecarga) pueden deberse a rayos, por ejemplo. Los sucesos anteriores pueden ser de especial preocupacion en centros de distribucion de telecomunicaciones, hospitales y otras instalaciones en las que el dano de los equipos causado por sobretensiones y/o corrientes de sobrecarga y el tiempo de inactividad resultante pueden ser muy costosos.
Normalmente, los equipos electronicos sensibles se pueden proteger contra sobretensiones transitorias y corrientes de sobrecarga utilizando Dispositivos de Proteccion frente a Sobretensiones (SPDs). Por ejemplo, se hace breve referencia a la Figura 1, que es un sistema que incluye la proteccion de sobretension y de sobrecarga convencional. Se puede instalar un dispositivo de proteccion de sobretension 10 en la entrada de potencia de un equipo 50 a proteger. El dispositivo de proteccion de sobretension 10 puede incluir un dispositivo de proteccion frente a sobretensiones 12. Cuando una corriente de sobrecarga Isobrecarga circula hacia el equipo 50, el dispositivo de proteccion frente a sobretensiones 12 puede conducir una parte de la misma (Ispd), dejando que una parte de la corriente de sobrecarga Ieq circule a traves del equipo 50.
Sin embargo, hay aplicaciones en las que el nivel de inmunidad del equipo electronico sensible a proteger frente a sobretensiones transitorias y corrientes de sobrecarga es muy bajo. En dichos casos, el voltaje residual del SPD (Vspd) o la parte de la corriente de sobrecarga que circula al equipo electronico (lEq) puede exceder el nivel de inmunidad (resistencia) del equipo a las sobretensiones y/o las corrientes de sobrecarga y puede resultar danando al mismo.
El documento WO 03/058790 que se considera como la tecnica anterior mas cercana, describe un aparato de supresion de voltaje transitorio acoplable en serie con un camino electrico en un ambiente potencialmente explosivo para limitar la corriente, el voltaje y la energfa a niveles considerados seguros en dichos ambientes.
El documento WO 97/18612 describe un circuito de distribucion de potencia que afsla tanto la fuente de potencia como las fallas de carga.
El documento US 2008/247105 describe protectores de voltaje que incluyen un primer dispositivo de fijacion de voltaje configurado para fijar un voltaje de una potencia de entrada aplicada a una carga electrica, y un segundo dispositivo de fijacion de voltaje configurado para fijar el voltaje aplicado a la carga electrica.
Resumen
Segun realizaciones de la presente invencion, se proporciona un dispositivo de proteccion de circuitos (limitador de sobrecarga de tension) segun la reivindicacion 1. El dispositivo de proteccion de circuitos puede comprender un circuito de control de sobretension operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension en el circuito de suministro de potencia y para cambiar un estado de sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension en el circuito de suministro de potencia. Un interruptor bidireccional puede ser operable para interrumpir o limitar el flujo de corriente a traves del circuito de suministro de potencia al equipo y al limitador de voltaje bidireccional en respuesta al cambio en el estado de la sobretension de salida y un limitador de voltaje bidireccional conectado en los terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos puede ser operable para limitar una sobretension a un lfmite de voltaje predefinido. El limitador de voltaje bidireccional puede comprender un circuito rectificador que comprende entradas que estan acopladas a los terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y salidas que estan acopladas a un limitador de tension de alimentacion. El limitador de tension de alimentacion puede comprender un regulador de voltaje que esta acoplado a un interruptor de semiconductor y una resistencia. El regulador de voltaje puede ser operable para hacer que el interruptor de semiconductor conduzca la corriente si un voltaje de entrada en los terminales de salida del circuito rectificador excede un voltaje regulado correspondiente al lfmite de voltaje predefinido.
En algunas realizaciones, el interruptor bidireccional comprende un primer interruptor que se cierra en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension positiva y un segundo interruptor que esta en serie con el primer interruptor y que se cierra en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension negativa.
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Algunas realizaciones proporcionan que el primer y el segundo interruptor comprenden cada uno multiples interruptores de estado solido dispuestos en paralelo entre sl
Algunas realizaciones comprenden una resistencia que esta conectada electricamente al primer y/o segundo interruptor y que es operable para conducir corriente cuando el segundo interruptor esta abierto.
En algunas realizaciones, un circuito de control de sobretension comprende un primer circuito de control de sobretension que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia o un cambio en la polaridad del voltaje en los extremos de un interruptor o el voltaje a traves de una inductancia en serie y para cambiar una primera sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia. El circuito de control de sobretension puede ademas comprender un segundo circuito de control de sobretension que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia o un cambio en la polaridad del voltaje en un interruptor o el voltaje a traves de una inductancia en serie y para cambiar una segunda sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia.
Algunas realizaciones proporcionan que el primer interruptor es operable para abrirse en respuesta a la primera sobretension de salida del primer circuito de control de sobretension y el segundo interruptor es operable para abrirse en respuesta a la segunda sobretension de salida del segundo circuito de control de sobretension.
En algunas realizaciones, el primer circuito de control de sobretension comprende un circuito de entrada de voltaje que es operable para recibir una senal de entrada de voltaje y para generar una primera senal de voltaje transformado que es una funcion de la senal de entrada de voltaje. El primer circuito de control de sobretension puede ademas comprender al menos un circuito controlador de transistores que es operable para recibir un voltaje de referencia y la primera senal de voltaje transformado y para cambiar la primera sobretension de salida en respuesta a una comparacion de la primera senal de voltaje transformado al voltaje de referencia.
Algunas realizaciones proporcionan que el segundo circuito de control de sobretension comprende un circuito de entrada de voltaje que es operable para recibir una senal de entrada de voltaje y para generar una segunda senal de voltaje transformado que es una funcion de la senal de entrada de voltaje. El segundo circuito de control de sobretension puede ademas comprender al menos un circuito controlador de transistores que es operable para recibir el voltaje de referencia y la segunda senal de voltaje transformado y para cambiar la segunda sobretension de salida en respuesta a una comparacion de la segunda senal de voltaje transformado al voltaje de referencia.
Algunas realizaciones comprenden una fuente de alimentacion polarizada que esta acoplada al circuito de suministro de potencia y que es operable para generar un voltaje de polarizacion para el circuito de control de sobretension.
Algunas realizaciones comprenden un protector de sobretension secundario que comprende un primer terminal que esta acoplado a un primer terminal de entrada del dispositivo de proteccion de circuitos y un inductor que comprende un primer terminal que esta conectado a un segundo terminal del dispositivo de proteccion de circuitos. En algunas realizaciones, un segundo terminal del protector de sobretension secundario esta acoplado a un segundo terminal del inductor.
Algunas realizaciones proporcionan primeras y segundas entradas que estan acopladas a salidas de un protector de sobretension primario.
En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion de circuitos comprende un protector de sobretension configurado entre un suministro de potencia y un dispositivo montado en torre. El protector de sobretension puede ademas comprender un protector de sobretension primario que esta acoplado electricamente a un cable de alimentacion que esta entre un dispositivo electrico montado en torre y el suministro de potencia.
En algunas realizaciones, el protector de sobretension comprende un protector de sobretension base que esta electricamente acoplado entre el suministro de potencia y el cable de alimentacion y el protector de sobretension primario esta electricamente acoplado entre el cable de alimentacion y el suministro de potencia.
Algunas realizaciones proporcionan que el protector de sobretension comprende un protector de sobretension montado en torre que esta electricamente acoplado entre el cable de alimentacion y el dispositivo electrico montado en torre.
En algunas realizaciones, el protector de sobretension primario comprende un varistor de oxido de metal.
La presente invencion tambien incluye un metodo para proporcionar la proteccion de sobretension segun la reivindicacion 14. Operaciones segun el metodo incluyen proporcionar un dispositivo de proteccion de sobretension. El dispositivo de proteccion de sobretension comprende un primer circuito de control de sobretension que es operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia o el voltaje a traves de un interruptor o inductancia en serie y para cambiar
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una primera sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia y un segundo circuito de control de sobretension que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia o el voltaje a traves de un interruptor o inductancia en serie para detectar una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una segunda sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia. Un interruptor bidireccional puede comprender un primer interruptor que se cierra en ausencia de la condicion de sobretension y que puede ser operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension positiva y un segundo interruptor que esta en serie con el primer interruptor y que esta cerrado en ausencia de la condicion de sobretension y que puede ser operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension negativa. Una resistencia puede estar electricamente conectada entre el primer interruptor y/o el segundo interruptor y puede ser operable para conducir corriente cuando el segundo interruptor esta abierto. El dispositivo de proteccion de sobretension puede ademas incluir un limitador de voltaje bidireccional que esta conectado en los terminales de salida del dispositivo de proteccion de sobretension y que comprende un circuito rectificador que comprende entradas que estan acopladas a terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y salidas que estan acopladas a un limitador de tension de alimentacion, comprendiendo el limitador de tension de alimentacion un regulador de voltaje que esta acoplado a un interruptor semiconductor y una resistencia.
Algunas realizaciones proporcionan que el dispositivo de proteccion de sobretension comprende una fuente de alimentacion polarizada que esta acoplada al circuito de suministro de potencia y que es operable para generar un voltaje de polarizacion para el circuito de control de sobretension.
Otras caractensticas, ventajas y detalles de la presente invencion se apreciaran por aquellos expertos en la tecnica ordinaria de la lectura de las figuras y la descripcion detallada de las realizaciones preferidas que siguen, siendo dicha descripcion meramente ilustrativa de la presente invencion.
Se hace notar que aspectos de la invencion descritos con respecto a una realizacion, pueden ser incorporados en una realizacion diferente aunque no esten espedficamente descritos en referencia a la misma. Es decir, todas las realizaciones y/o caractensticas de cualquier realizacion pueden combinarse de cualquier modo y/o combinacion. Estos y otros objetos y/o aspectos de la presente invencion se explican en detalle en la especificacion indicada abajo.
Breve descripcion de los dibujos
Se incluyen las figuras adjuntas para proporcionar un mayor entendimiento de la presente invencion, estando incorporadas y constituyendo una parte de esta especificacion. Los dibujos ilustran algunas realizaciones de la presente invencion y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de la presente invencion.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema que comprende la proteccion contra sobretensiones convencional.
La Figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra la proteccion contra sobretensiones de equipos segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 3 es una vista lateral que ilustra una base y una torre que comprenden la proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema que comprende la proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un limitador de sobrecarga de tension configurado instalacion en base segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un limitador de sobrecarga de tension configurado instalacion en base segun otras realizaciones de la presente invencion.
La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra un limitador de sobrecarga de tension configurado instalacion en torre segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un limitador de sobrecarga de tension configurado instalacion en torre segun otras realizaciones de la presente invencion.
La Figura 9 es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende una fuente de alimentacion polarizada en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8.
La Figura 10 es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende un protector de sobretension primario en un dispositivo de proteccion de sobretension segun algunas realizaciones de la presente invencion.
La Figura 11 es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende un limitador de tension de alimentacion bidireccional en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8.
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Las Figuras 12 y 13 son diagramas esquematicos que representan los interruptores 1 y 2, respectivamente, en un interruptor bidireccional en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8.
La Figura 14 es un diagrama esquematico que representa un circuito de control de sobretension 1 en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8.
La Figura 15 es un diagrama esquematico que representa un circuito de control de sobretension 2 en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5 y 7.
La Figura 16 es un diagrama de bloques que ilustra operaciones correspondientes a sistemas, metodos y aparatos para proporcionar la proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion.
Descripcion detallada
La presente invencion se describira ahora mas en detalle en lo que sigue con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones ilustrativas de la invencion. En los dibujos, los tamanos relativos de zonas o caractensticas se pueden exagerar por claridad. Esta invencion puede ser, sin embargo, realizada de muchas formas diferentes y no debe ser interpretada como limitada a las realizaciones indicadas mas adelante en la presente memoria; mas bien, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta divulgacion sea exhaustiva y completa, y transmita por completo el objeto de la invencion a aquellos expertos en la tecnica.
Se comprendera que cuando se refiera a un elemento como estando “acoplado” o “conectado” a otro elemento, puede estar directamente acoplado o conectado al otro elemento o elementos intermedios pueden tambien estar presentes. En cambio, cuando se refiera a un elemento como estando “directamente acoplado” o “directamente conectado” a otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. En lo que sigue, numeros iguales se refieren a elementos iguales.
Ademas, los terminos relativos espaciales, tales como “abajo”, “debajo”, “inferior”, “sobre”, “superior” y similares, se pueden usar en la presente memoria para facilitar la descripcion al describir un elemento o relaciones de una caractenstica con otro(s) elemento(s) o caractenstica(s) como se ilustra en las figuras. Se debe entender que los terminos relativos espaciales tienen la intencion de abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operacion ademas de la orientacion mostrada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras esta volteado, los elementos descritos como “debajo” o “por debajo” de otros elementos o caractensticas estaran entonces orientados “por encima” de los otros elementos o caractensticas. Por consiguiente, el termino ilustrativo “debajo” puede abarcar tanto una orientacion de por encima y por debajo. El dispositivo puede estar orientado de otro modo (rotado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores relativos espaciales usados en la presente memoria se interpretaran en consecuencia.
Las funciones o construcciones bien conocidas pueden no describirse en detalle por brevedad y/o claridad.
Como se emplea en la presente memoria, la expresion “y/o” incluye cualquiera y todas las combinaciones de uno o mas de los elementos listados asociados.
La terminologfa empleada en la presente memoria es para el proposito de describir solamente realizaciones particulares y no tiene la intencion de ser limitativa de la invencion. Como se emplea en la presente memoria, las formas singulares “un”, “uno”, “el” y “la” tienen la intencion de incluir tambien las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se comprendera en lo que sigue que los terminos “comprende” y/o “comprendiendo”, cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de las indicadas caractensticas, enteros, pasos, operaciones, elementos y/o componentes, pero no excluyen la presencia o adicion de uno o mas de otras caractensticas, enteros, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.
A menos que se defina de otro modo, todos los terminos (incluyendo los terminos tecnicos y cientfficos) usados en la presente memoria tienen el mismo significado como el entendido comunmente por un experto en la tecnica ordinaria a la cual pertenece esta invencion. Se debe entender ademas que los terminos, tales como aquellos definidos en diccionarios usados comunmente, deben ser interpretados como teniendo un significado que sea consistente con su significado en el contexto de la tecnica relevante y no seran interpretados en un sentido idealizado o excesivamente formal a menos que se defina expresamente en la presente memoria.
Se hace ahora referencia a la Figura 2, que es un diagrama de bloques que ilustra la proteccion contra sobretensiones de equipos segun algunas realizaciones de la presente invencion. Algunas realizaciones de la presente invencion pueden ser aplicables a la proteccion de equipos correspondiente a sistemas distribuidos de antenas; sin embargo, dichas realizaciones son no limitativas. Por ejemplo, dispositivos de proteccion de sobretension y limitadores de sobrecarga de tension como los descritos en la presente memoria pueden ser de aplicacion a muchos tipos diferentes de sistemas que pueden ser susceptibles de condiciones de sobretension y/o de corrientes de sobrecarga. Se puede instalar un dispositivo de proteccion de sobretension 10 en la entrada de potencia de un equipo 50 a proteger. El dispositivo de proteccion de sobretension 10 puede comprender un dispositivo de proteccion frente a sobretensiones (SPD) 12 y un limitador de sobrecarga de tension (SVL) 100. Cuando una corriente de sobrecarga Isobrecarga circula hacia el equipo 50, el dispositivo de proteccion frente a
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sobretensiones 12 puede conducir una parte de la misma (Ispd), dejando una parte de la corriente de sobrecarga que sera limitada a continuacion por el SVL 100. De esta manera, el SVL 100 puede limitar el voltaje Vsvl y por lo tanto la corriente que circula a traves del equipo 50. El SVL 100 puede estar instalado entre el equipo 50 a proteger y el SPD 12.
En uso y operacion, el SVL 100 puede reducir el voltaje residual del SPD visto por el equipo 50 durante eventos transitorios/sobrecargas/rayos a niveles aceptables predefinidos. Ademas, el SVL 100 puede reducir la corriente de sobrecarga que circula hacia el equipo 50 al rango de corriente operacional aceptable del equipo. Algunas realizaciones en la presente memoria se presentan en el contexto de la proteccion de sobretension de equipos montados en antenas y en un suministro de potencia base que es operable para dar potencia a la antena; sin embargo, dichos ejemplos son meramente para explicacion y no son limitativos. Por ejemplo, los metodos de proteccion de sobretension, sistemas y aparatos como se describen en la presente memoria, pueden ser usados para proteger una variedad de diferentes tipos y configuraciones de equipos que pueden beneficiarse de dicha proteccion. Adicionalmente, algunas realizaciones en la presente memoria se presentan en el contexto de un circuito de corriente continua (CC), sin embargo, los metodos, sistemas y aparatos descritos en la presente memoria no estan tan limitados. Por ejemplo, la invencion descrita en la presente memoria puede estar implementada en un circuito de corriente alterna (CA) y/o un circuito de CC.
Como se ha descrito anteriormente, se puede implementar un SVL 100 en un sistema correspondiente a equipo electrico montado en torre. Por ejemplo, se hace ahora referencia a la Figura 3, que es una vista lateral que ilustra una base 44 y una torre 20 que comprenden la proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion. Como se ilustra, la proteccion contra sobretensiones, tal como proteccion contra rayos, entre otros, puede conseguirse instalando dispositivos de proteccion de sobretension 10A y 10B en ambos extremos de un cable de alimentacion 60 que alimenta al equipo 52 montado en la torre desde un suministro de potencia 54 dispuesto en la base 44. Aunque se ilustra como proxima a la torre 20, la base 44 puede estar a varias o muchas yardas o millas de distancia de la torre 20.
Una lmea de alimentacion de CA 42 puede proporcionar potencia de CA al sistema a traves de un dispositivo de proteccion frente a sobretensiones de CA 40, que esta configurado para proporcionar potencia al suministro de potencia 54. Un dispositivo de proteccion de sobretension 10A colocado en la base puede proteger el suministro de potencia 54 de sobrecargas de corriente/voltaje que pueden ocurrir en el cable de alimentacion 60. Adicionalmente, en algunas realizaciones el equipo 52 montado en la torre es un control de radio remoto (RRH) y la base 44 comprende una unidad de banda de base 30. Cada una de las protecciones frente a sobretensiones de CA 40, el dispositivo de proteccion de sobretension 10A y la torre 20 pueden estar conectados a una tierra que tiene una resistencia de tierra Rg.
Se hace ahora referencia a la Figura 4, que es un diagrama de bloques que ilustra un sistema que comprende proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion. Dispositivo de proteccion de sobretension 10A y 10B pueden estar conectados uno al otro a traves de un cable de alimentacion 60 y pueden proporcionar proteccion frente a sobretension a un suministro de potencia 54 y a un dispositivo de carga electrica 52, respectivamente. Por ejemplo, el dispositivo de proteccion de sobretension 10A puede estar conectado entre el suministro de potencia 54 y el cable de alimentacion 60. De forma similar, el dispositivo de proteccion de sobretension 10B puede estar conectado entre el dispositivo de carga electrica 52 y el cable de alimentacion 60. De esta forma, si el cable de alimentacion 60 esta sujeto a una corriente de sobrecarga, tanto el suministro de potencia 54 y el dispositivo de carga electrica 52 pueden estar protegidos frente a niveles de potencia que excedan sus respectivas especificaciones y/o tolerancias. Cada uno de los dispositivos de proteccion de sobretension 10A y 10B puede comprender dispositivos protectores de sobretension 12A y 12B, respectivamente y SVLs 100A y 100B, respectivamente.
Se hace referencia breve a la Figura 5, que es un diagrama de bloques que ilustra un SVL 100A configurado para una instalacion en base segun algunas realizaciones de la presente invencion. Como se describio anteriormente con respecto a la Figura 4, un SVL 100A que esta configurado para una instalacion en base puede estar instalado entre el protector primario de sobretension 12A y un suministro de potencia 54. Como tal, los terminos entrada y salida cuando se usan en el contexto de un SVL 100A pueden referirse al punto de recepcion correspondiente a una sobrecarga y no a una entrada de potencia normal. Como se usa en la presente memoria, los terminales de entrada de potencia pueden corresponder a una lmea de voltaje de entrada (Ventrada) y a una lmea de retorno (RTN) y los terminales de salida pueden corresponder a una lmea de voltaje de salida (Vsalida) y RTN. Un experto en la tecnica ordinaria se dara cuenta de que dichas designaciones son no limitativas y representan etiquetas para distinguir una lmea de alimentacion de otra lmea de alimentacion. A este respecto, las lmeas de potencia pueden ser lmeas de potencia de CC o de CA y pueden proporcionarse en cualquiera de los multiples diferentes niveles de voltaje, por ejemplo + o - 48 VCC, entre otros. Por ejemplo, los niveles de voltaje pueden ser cualquiera de CA o voltaje positivo o negativo CC entre 12 y 1000 voltios de acuerdo con algunas realizaciones en la presente memoria.
El SVL 100A puede comprender una inductancia 240 instalada en serie con Ventrada en la parte de la entrada del SVL 100A. Algunas realizaciones describen que la inductancia 240 puede proporcionar coordinacion entre las protecciones primaria y secundaria. Un protector de sobretension secundario 230 puede estar conectado entre RTN de la potencia de entrada y el otro terminal de la inductancia.
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Un interruptor bidireccional 250 puede estar acoplado al nodo comun a la inductancia 240 y al protector de sobretension secundario 230 y a Vsalida. El interruptor bidireccional 250 comprende un interruptor 1 252 y un interruptor 2 254, que estan conectados en serie entre el protector de sobretension secundario 230 y a Vsalida. Cada uno de los interruptores 252, 254 puede estar controlado por un monitor de sobretension diferente (monitor OV) 210, 220. Por ejemplo, el interruptor 1 252 puede estar controlado por el monitor OV 1 210 y el interruptor 2 254 puede estar controlado por el monitor OV 2 220. Cada uno de los monitores OV 210, 220 puede estar alimentado por una fuente de alimentacion polarizada (BPS) 200. Como se ilustra, el monitor OV 1 210 puede ser operable para monitorizar el voltaje a traves de Ventrada y V y el monitor OV 2 220 puede ser operable para monitorizar el voltaje a traves de Vsalida y V. De este modo, el monitor OV 1 210 y el monitor OV 2 220 pueden monitorizar los voltajes a traves de los interruptores respectivos 1 y 2, 252, 254. En uso y operacion, el monitor OV 1 210 puede incluir la funcionalidad correspondiente a un monitor accionado por divisor de voltaje mientras que el monitor OV 2 220 puede incluir la funcionalidad correspondiente a un monitor accionado por cambio de polaridad.
Una resistencia 270 puede estar acoplada a traves de los interruptores 1 y 2 252, 254. La resistencia 2790 puede utilizarse para limitar el flujo de corriente hacia el equipo durante las condiciones de sobretension. Durante la operacion normal (es decir, en ausencia de condiciones de sobretension), los interruptores 1 y 2 252, 254 estan cerrados permitiendo que una corriente normal circule entre Ventrada y Vsalida, a traves de la inductancia 240. Como tal, mientras que los interruptores 1 y 2 252, 254 permanezcan cerrados, la resistencia 270 es evitada.
Un limitador de tension de alimentacion bidireccional (BDVL) 260 puede estar conectado entre los terminales de salida Vsalida y RTN. El BDVL puede limitar la sobretension a un nivel de voltaje predefinido que sea menor que el voltaje soportado por el equipo a proteger.
Se hace referencia breve a la Figura 6, que es un diagrama de bloques que ilustra un limitador de sobrecarga de tension configurado para una instalacion en base segun otras realizaciones de la presente invencion. En contraste con las realizaciones del SVL 100A descrito en la Figura 5, el SVL 100A ilustrado en la Figura 6 comprende dos circuitos 210 de monitor OV 1 y ningun circuito 220 de monitor OV 2. En este sentido, el monitor OV 1 que esta acoplado al interruptor 2 254 monitoriza el voltaje a traves de RTN y V.
Se hace referencia breve a la Figura 7, que es un diagrama de bloques que ilustra un SVL 100B configurado para una instalacion en torre segun algunas realizaciones de la presente invencion. Los elementos anteriormente descritos del SVL 100A configurados para una instalacion en base son aplicables a la descripcion del SVL 100B configurado para una instalacion en torre excepto que los terminales de salida Vsalida y RTN son para conectar al dispositivo electrico en lugar de a un suministro de potencia como se describio anteriormente. Como se ilustra, el monitor OV 1 210 puede ser operable para monitorizar el voltaje a traves de RTN y V y el monitor OV 2 220 puede ser operable para monitorizar el voltaje a traves de V'entrada y V. De este modo, el monitor OV 2 220 puede monitorizar los voltajes a traves del interruptor 1 252. Por consiguiente, se omitira la descripcion de los mismos elementos.
En uso y operacion, cuando una corriente de sobrecarga circula a traves del cable de alimentacion de CC al dispositivo electrico en lo alto de la torre (o al suministro de potencia en la base de la torre) la proteccion de sobretension primaria 12A (ver Figura 4) absorbe la mayor parte de la corriente de sobrecarga. Parte de la corriente de sobrecarga circulara a traves de la inductancia 240 al protector de sobretension secundario 230. El voltaje residual del protector de sobretension secundario 230 puede tener una forma de onda cuadrada con valor pico de 58 veces el voltaje de operacion nominal del sistema. El limitador de voltaje bidireccional (BDVL) puede reducir el voltaje visto por el equipo a un nivel predefinido por debajo de un voltaje soportado por el equipo. Algunas realizaciones proporcionan que el limitador de sobrecarga de tension puede operar en ambas polaridades de la corriente de sobrecarga/rayo. Durante un evento de sobretension negativa el interruptor 2 254 se abre mientras que el dispositivo electrico permanece alimentado a traves de la resistencia 270 que limita el flujo de corriente de sobrecarga al equipo a niveles aceptables. Durante un evento de sobretension positiva el interruptor 1 252 se puede abrir, desconectando por tanto el dispositivo electrico de la potencia, ya que en algunos casos el equipo puede no ser capaz de soportar cualquier nivel de sobretensiones positivas. De este modo, se evita el dano del dispositivo electrico si es incapaz de soportar cualquier sobretension positiva.
Se hace referencia breve a la Figura 8, que es un diagrama de bloques que ilustra un SVL 100B configurado para una instalacion en torre segun otras realizaciones de la presente invencion. En contraste con realizaciones del SLV 100B descritas en la Figura 7, el SLV 100B ilustrado en la Figura 8 comprende dos circuitos 210 de monitor OV 1 y ningun circuito 220 de monitor OV 2. En este sentido, el monitor OV 1 210 que esta acoplado al interruptor 2 254 monitoriza el voltaje a traves de RTN y V.
Se hace ahora referencia a la Figura 9, que es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende una fuente de alimentacion polarizada en un SVL 100A, 100B como se ilustra en las Figuras 5 y 6. El BPS 200 comprende terminales de entrada RTN y V y terminales de salida a monitores OV 1 y 2 210, 220. El voltaje en los terminales de salida puede ser un suministro de potencia de voltaje, en esencia, constante para los controladores en los monitores OV 1 y 2 210, 220. Realizaciones como las ilustradas en la Figura 7 estan configuradas para un voltaje negativo de CC V, sin embargo, dichos ejemplos son no limitativos. En uso y operacion, la corriente fluye a traves del diodo D7 polarizado en directa y se genera una diferencia de voltaje entre la puerta (G) y la fuente (S) del
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transistor Q3 utilizando resistencias R3, R4, R5 y R7. Aunque se ilustra como MOSFET, el transistor Q3 y otros transistores descritos en la presente memoria pueden comprender cualquiera de una variedad de transistores incluyendo los transistores de efecto de campo, transistores bipolares y/u otros dispositivos de conmutacion semiconductores.
La diferencia de voltaje entre la puerta (G) y la fuente (S) del transistor Q3 activa el transistor Q3 que permite que la corriente fluya desde el drenaje (D) a la fuente (S) del transistor Q3. La corriente fluye entonces a traves de la resistencia R9 y el diodo D8, cargando los condensadores C1 y C2. La resistencia R9 y el diodo zener DZ3 pueden limitar la corriente que fluye a traves del transistor Q3.
A medida que el condensador C2 se carga, el voltaje a traves de el aumenta y las resistencias R8 y R6 polarizan el diodo zener DZ2. El transistor Q2 se activa debido a la diferencia de voltaje entre la base (B) y el emisor (E), que controla la tension de conduccion de puerta del transistor Q3. Utilizando el lazo cerrado de retroalimentacion, el voltaje de salida se puede regular al nivel deseado.
Algunas realizaciones proporcionan que si el transistor Q2 falla en regular el voltaje de salida, un diodo zener DZ4, que puede estar conectado en paralelo a los condensadores C1 y C2, puede limitar el voltaje de salida a un nivel especificado. En algunas realizaciones, el condensador C2 puede ser un condensador electrolttico y el condensador C1 puede ser un condensador ceramico con una capacitancia inferior a C2.
Se hace ahora referencia breve a la Figura 10, que es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende un protector de sobretension primario en un dispositivo de proteccion de sobretension segun algunas realizaciones de la presente invencion. Un protector de sobretension primario 12 puede comprender uno o mas varistores 14 que pueden derivar la corriente generada por los elevados voltajes transitorios. En algunas realizaciones, un varistor 14 puede comprender un varistor de oxido de metal (MOV) que tiene una elevada resistencia a voltajes bajos y una baja resistencia a voltajes elevados.
Se hace ahora referencia a la Figura 11, que es un diagrama esquematico que representa un circuito que comprende un limitador de voltaje bidireccional en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5 y 6. El limitador de voltaje bidireccional (BDVL) 260 puede comprender un limitador de tension de alimentacion 264 y un puente rectificador 262. El circuito limitador de tension de alimentacion 264 puede comprender un diodo zener DZ1, un transistor (Q1) y resistencias R1 y R2. Aunque ilustrado como un MOSFET, los transistores Q1 y otros transistores descritos a continuacion pueden comprender cualquiera de una variedad de transistores incluyendo los transistores de efecto campo, transistores bipolares y/o otros dispositivos de conmutacion semiconductores. El puente rectificador 262 puede comprender diodos D1, D2, D3, D4, y puede permitir que el limitador de tension de alimentacion 264 funcione con sobretensiones positiva y negativa.
En uso y operacion, el BDVL 260 puede estar conectado a los terminales de salida del SVL 100A, 100B (terminales Vsalida y RTN). En condiciones de regimen estable el diodo zener DZ1 y en consecuencia el transistor Q1 esta en corte (es decir, en un estado no conductor entre los terminales de drenaje y de fuente). Una vez que una sobretension excede el voltaje de ruptura del diodo zener DZ1, DZ1 se activa y se genera una diferencia de voltaje entre la puerta (G) y la fuente (S) del transistor Q1, lo que origina que el transistor Q1 conduzca corriente cuando el voltaje excede el voltaje umbral. De este modo, se regula el voltaje aplicado.
El puente rectificador 262 permite que el limitador de tension de alimentacion funcione con sobretensiones tanto positiva como negativa de la siguiente manera. En caso de una sobretension positiva, la corriente fluye a traves del diodo D3, del limitador de tension de alimentacion 264 y del diodo D2. En caso de una sobretension negativa, la corriente fluye a traves del diodo D1, del limitador de tension de alimentacion 264 y del diodo D4.
Se hace ahora referencia a las Figuras 12 y 13, que son diagramas esquematicos que representan interruptores 1 y 2, respectivamente, en un interruptor bidireccional 250 en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8. Se hace primeramente referencia a la Figura 12, que es un diagrama esquematico correspondiente al interruptor 1 252 segun algunas realizaciones. Como se ilustra, el interruptor 1 252 puede comprender cuatro transistores Q4, Q5, Q6 y Q7 conectados en paralelo. Como se describio anteriormente, los transistores pueden comprender cualquiera de un numero de diferentes tecnologfas de conmutacion semiconductoras, incluyendo transistores de efecto campo y/o transistores bipolares, entre otros. Por ejemplo, Q4, Q5, Q6 y Q7 pueden comprender MOSFETS segun algunas realizaciones. Adicionalmente, aunque ilustrado como comprendiendo cuatro transistores conectados en paralelo, algunas realizaciones pueden comprender mas o menos de cuatro transistores conectados en paralelo. Algunas realizaciones pueden comprender un solo interruptor semiconductor en lugar de los multiples transistores paralelos.
En condiciones de regimen estable los transistores Q4, Q5, Q6 y Q7 estan activados (es decir, conducen corriente desde la fuente (S) al drenaje (D)). Debido a la resistencia en conduccion de los transistores, se puede generar una cafda de voltaje a traves del interruptor. Conectando los transistores Q4, Q5, Q6 y Q7 en paralelo, la resistencia en conduccion puede disminuir. El interruptor 1 252 puede estar controlado por el circuito de monitor OV 1 210, como se describio anteriormente respecto a la Figura 5. En el ejemplo presente, el monitor OV 1 210 es operable para proporcionar entradas de control a los cuatro transistores diferentes Q4, Q5, Q6 y Q7. En caso de una sobretension
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positiva, el monitor OV 1 210 detecta la sobretension y pone en corte los transistores Q4, Q5, Q6 y Q7. De este modo, el dispositivo electrico o el suministro de potencia, que esta conectado a los terminales de salida RTN y Vsaiida, es desconectado del circuito hasta que la sobretension cese.
Se hace ahora referencia breve a la Figura 13, que es un diagrama esquematico correspondiente al interruptor 2 254 segun algunas realizaciones. El interruptor 2 254 es sustancialmente similar en estructura al interruptor 1 252 comprendiendo cuatro transistores Q8, Q9, Q10 y Q11. De modo similar, el monitor OV 2 220 es operable para proporcionar entradas de control a los cuatro transistores diferentes Q8, Q9, Q10 y Q11. En caso de una sobretension negativa, el monitor OV 2 220 detecta la sobretension y pone en corte los transistores Q8, Q9, Q10 y Q11. Haciendo referencia a las Figuras 5 y 6, la resistencia 270, que esta conectada a traves del interruptor 2 254, es cortocircuitada por el interruptor 2 254 en condiciones de regimen estable. Cuando el interruptor 2 254 se desconecta, la corriente fluye a traves de la resistencia 270 y es compartida entre el BDVL 260 y el equipo a proteger. Seleccionando apropiadamente el valor de la resistencia 270, puede limitarse la corriente que fluye al equipo conectado a los terminales de salida del SVL.
Se hace ahora referencia breve a la Figura 14, que es un diagrama esquematico que representa un circuito de control de sobretension 1 210 en un limitador de sobrecarga de tension como el ilustrado en las Figuras 5-8. Como se describio anteriormente, el monitor OV 1 210 puede ser operable para controlar uno o mas interruptores que pueden constituir los interruptores 1 y/o 2 252, 254. Por ejemplo, algunas realizaciones proporcionan que el monitor OV 1 210 es operable para controlar una o mas puertas de transistores de potencia correspondientes a los interruptores 1 y/o 2 252, 254.
En algunas realizaciones, el monitor OV 1 210 puede comprender controladores U1:A,B y U2:A,B operables para controlar las puertas del transistor de potencia del interruptor 1 252. Los controladores U1:A,B y U2:A,B pueden comprender histeresis de entrada para conmutar rapidamente la salida que es independiente del tiempo de transicion de entrada. En algunas realizaciones, se puede incluir un bloqueo por bajo voltaje con histeresis, que puede prevenir la operacion erratica del sistema. Como se ilustra, los controladores U1:A,B y U2:A,B pueden estar configurados como controladores de dispositivo doble en un solo dispositivo. Sin embargo, dicha configuracion es a modo de ejemplo y es no limitativa. En el contexto del presente ejemplo en el cual se pueden conmutar cuatro transistores, se pueden proporcionar dos controladores dobles U1 y U2. Cada uno de los controladores dobles U1 y U2 puede estar alimentado desde la fuente de alimentacion polarizada (BPS) a un voltaje de polarizacion Vb.
Algunas realizaciones proporcionan que todos los controladores de transistores pueden estar en un solo dispositivo y/o que cada uno de los controladores de transistores puede estar en un dispositivo diferente. Los terminales de salida del monitor OV 1 210 pueden estar electricamente acoplados a interruptores en el interruptor 1 252. Para un control optimo del rendimiento, se utilizan condensadores de derivacion de suministro de potencia dobles C3, C4, C5 y C6. Se pueden utilizar diodos de salida Shottky D10, D11, D12 y D13 para eliminar las oscilaciones causadas por las inductancias parasitas.
En uso y operacion, en condiciones de regimen estable, las entradas logicas a los controladores U1:A,B y U2:A,B que estan alimentadas por un divisor de voltaje generado por las resistencias R10, R11 y R12, son bajas, los pines de salida de los controladores U1:A,B y U2:A,B son altas. De este modo, los transistores en el interruptor 1 252 estan activados. En caso de una sobretension positiva en Ventrada, las entradas a los controladores U1:A,B y U2:A,B se hacen altas y los pines de salida de los controladores U1:A,B y U2:A,B, que controlan la puerta de los transistores Q4, Q5, Q6 y Q7 del interruptor 1 252 se hacen bajas. De este modo, el interruptor 1 252 se desconecta.
Se hace ahora referencia a la Figura 15, que corresponde al monitor OV 2 220. El monitor OV 2 220 es operable para controlar uno o mas interruptores que pueden constituir interruptores 1 y/o 2 252, 254. Por ejemplo, algunas realizaciones proporcionan que el monitor OV 2 220 es operable para controlar una o mas puertas de transistores de potencia correspondientes a interruptores 1 y/o 2 252, 254. En algunas realizaciones, el monitor OV 2, 220 puede operar para activar los interruptores 1 y/o 2 252, 254, en base a la polaridad del voltaje entre los puntos Vsalida y V (para el interruptor 2) o V'entrada y V (para el interruptor 1). Algunas realizaciones proporcionan que el monitor OV 2 220 puede comprender un circuito integrado, sin embargo, estas realizaciones son no limitativas.
En uso y operacion, el monitor OV 2 220 puede recibir potencia desde BPS 200. En algunas realizaciones, el monitor OV 2 220 puede comprender un regulador de voltaje 221 que es operable para proporcionar voltajes regulados internamente, tales como por ejemplo, 5V y 1,25 V, entre otros. Un monitor de la entrada de voltaje 222 puede originar una operacion de activacion del monitor OV 2 220 cuando el voltaje suministrado (Vcc) excede un voltaje de referencia, tal como, por ejemplo, 9V. En algunas realizaciones, un pin de tension de alimentacion puede evitarse con un condensador ceramico a un pin de masa.
Los dos puntos de voltaje de entrada (por ejemplo V y Vsalida) pueden ser entradas a un comparador interno de alta velocidad 223. Algunas realizaciones proporcionan que ambos nodos de voltaje de entrada pueden comprender fijadores de tension integrados 224 y resistencias limitadoras de corriente. En algunas realizaciones, los resistencias limitadoras de corriente pueden ser de aproximadamente 70 kohm cada una, sin embargo, los valores de resistencia se proporcionan solamente como ejemplos. Las resistencias pueden proporcionar una reduccion de corriente que fluira al comparador de alta velocidad 223 en caso de alto voltaje inesperado en los puntos de entrada de voltaje. La
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diferencia de voltaje entre los puntos de entrada de voltaje (por ejemplo V y Vsaiida) puede determinar el estado de la salida del comparador de alta velocidad 223. Por ejemplo, algunas realizaciones proporcionan que si la diferencia de voltaje es mayor de 28mV, entonces la salida se hace alta (5V) y, si es menor de 28mV, entonces su salida sera baja (0V).
Un cambiador de nivel 225 puede recibir la salida del comparador de alta velocidad 223 y proporcionar una operacion de cambio a un nivel de operacion de 12V.
En algunas realizaciones, una diferencia de voltaje del comparador interno de alta velocidad 223 puede centrarse alrededor de 3.5 mV negativos, y puede ser tipicamente menor de 0 mV. La diferencia asimetrica puede proporcionar que, una vez que un MOSFET en conduccion usado en el correspondiente interruptor conduce una corriente de polaridad opuesta, la corriente debe realmente cambiar la direccion (originada por un evento de sobretension de direccion contraria al flujo de corriente de carga) antes de que el comparador de alta velocidad 223 ponga en corte los correspondientes MOSFETs del interruptor. La diferencia de voltaje asimetrica puede reducir o prevenir oscilaciones potenciales a corrientes de baja carga que pueden de otro modo ocurrir si la diferencia de voltaje estaba centrada alrededor de 0mV (como es el caso en los comparadores estandar).
Se hace ahora referencia a la Figura 16, que es un diagrama de bloques que ilustra operaciones correspondientes a sistemas, metodos y aparatos para proporcionar proteccion contra sobretensiones segun algunas realizaciones de la presente invencion. Algunas realizaciones del metodo incluyen proporcionar un dispositivo de proteccion contra sobretensiones que comprende primer y segundo circuitos de monitorizacion de sobretension, un interruptor bidireccional, una resistencia y un limitador de voltaje bidireccional (bloque 300). El primer circuito de monitorizacion de sobretension puede ser operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una primera sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia. En algunas realizaciones, el circuito de suministro de potencia comprende un cable de alimentacion que es operable para transmitir potencia electrica de un suministro de potencia a un dispositivo de carga electrica. El dispositivo de carga electrica puede comprender cualquier dispositivo operable para operar, al menos en parte, utilizando la energfa electrica suministrada a traves del cable de alimentacion. El cable de alimentacion puede comprender un cable de alimentacion de CA y/o de CC.
Algunas realizaciones proporcionan que el segundo circuito de monitorizacion de sobretension puede ser operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia y para cambiar a una segunda sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia.
En algunas realizaciones, el interruptor bidireccional comprende un primer y un segundo interruptor dispuestos en serie y que estan cerrados en ausencia de la condicion de sobretension. El primer interruptor puede ser operable para abrir en respuesta a una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia y el segundo interruptor puede ser operable para abrirse en respuesta a una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia. La resistencia puede estar electricamente conectada a traves del segundo interruptor y puede ser operable para conducir corriente cuando el segundo interruptor este abierto.
En algunas realizaciones, el limitador de voltaje bidireccional esta conectado a traves de terminales de salida del dispositivo de proteccion de sobretension. El limitador de voltaje bidireccional puede comprender un circuito rectificador que comprende entradas que estan acopladas a terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y salidas que estan acopladas a un limitador de tension de alimentacion. El limitador de tension de alimentacion puede comprender un regulador de voltaje que esta acoplado a un interruptor semiconductor y a una resistencia.
En algunas realizaciones, el dispositivo de proteccion de sobretension puede comprender una fuente de alimentacion polarizada que esta acoplada al circuito de suministro de potencia y que es operable para generar un voltaje polarizado para el circuito de monitorizacion de sobretension.
Muchas alteraciones y modificaciones pueden hacerse por aquellos con conocimiento ordinario en la materia, concediendo el beneficio a la presente descripcion, sin separarse del objeto de la invencion. Por consiguiente, se debe entender que las realizaciones ilustradas se han expuesto solamente para propositos de ejemplo, y que no debe tomarse como limitativa la invencion tal y como se define en las reivindicaciones siguientes. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones se han de leer como incluyendo no solo la combinacion de elementos que se han expuesto literalmente sino tambien todos los elementos equivalentes para llevar a cabo sustancialmente la misma funcion de sustancialmente la misma manera para obtener sustancialmente el mismo resultado. Las reivindicaciones se deben por tanto entender como incluyendo lo que se ha ilustrado y descrito espedficamente anteriormente, lo que es conceptualmente equivalente y tambien lo que incorpora la idea esencial de la invencion.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de proteccion de circuitos (10, 10A, 10B) que comprende:
    un circuito de monitorizacion de sobretension (210, 220) que es operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension en el circuito de suministro de potencia y cambiar un estado de una sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension en el circuito de suministro de potencia;
    un interruptor bidireccional (250) que es operable para interrumpir o limitar el flujo de corriente a traves del circuito de suministro de potencia en respuesta al cambio en el estado de la sobretension de salida; y
    un limitador de voltaje bidireccional (260) que esta conectado a traves de los terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y que es operable para limitar una sobretension a un lfmite de voltaje predefinido, caracterizado porque el limitador de voltaje bidireccional (260) comprende:
    un circuito rectificador (262) que comprende entradas que estan acopladas a los terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y salidas que estan acopladas a un limitador de tension de alimentacion (264), el limitador de tension de alimentacion (264) comprendiendo un regulador de voltaje (DZ1) que esta acoplado a un interruptor semiconductor (Q1) y una resistencia (R1, R2),
    donde el regulador de voltaje (DZ1) es operable para hacer que el interruptor semiconductor (Q1) conduzca corriente cuando un voltaje de entrada en los terminales de salida del circuito rectificador (262) exceda un voltaje regulado correspondiente al lfmite de voltaje predefinido.
  2. 2. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 1, en el que el interruptor bidireccional (250) comprende:
    un primer interruptor (252) que esta cerrado en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension positiva; y
    un segundo interruptor (254) que esta en serie con el primer interruptor y que esta cerrado en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension negativa.
  3. 3. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 2,
    en el que el primer interruptor (252) comprende una pluralidad de interruptores de estado solido que estan dispuestos en paralelo unos con otros,
    donde el segundo interruptor (254) comprende una pluralidad de interruptores de estado solido que estan dispuestos en paralelo unos con otros, y
    donde el circuito de monitorizacion de sobretension (210, 220) que es operable para monitorizar un voltaje a traves de al menos uno entre el primer interruptor (252) o el segundo interruptor (254).
  4. 4. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 2, comprendiendo ademas una resistencia (270) que esta electricamente conectada a traves del primer interruptor (252) y/o del segundo interruptor (254), siendo la resistencia (270) operable para conducir corriente cuando bien el primer interruptor (252) o el segundo interruptor (254) este abierto.
  5. 5. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 2, en el que el circuito de monitorizacion de sobretension (210, 220) comprende:
    un primer circuito de monitorizacion de sobretension (210) que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una primera sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia; y
    un segundo circuito de monitorizacion de sobretension (220) que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una segunda sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia,
    donde el primer interruptor (252) es operable para abrirse en respuesta a la primera sobretension de salida del primer circuito de monitorizacion de sobretension (210), y
    donde el segundo interruptor (254) es operable para abrirse en respuesta a la segunda sobretension de salida del segundo circuito de monitorizacion de sobretension (220).
  6. 6. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 5, en el que el primer circuito de monitorizacion de
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    sobretension (210) comprende:
    un circuito de entrada de voltaje que es operable para recibir una senal de entrada de voltaje y para generar una primera senal de voltaje transformado que es una funcion de la senal de entrada de voltaje; y
    al menos un circuito controlador de transistores que es operable para recibir un voltaje de referencia y la primera senal de voltaje transformado y para cambiar la primera sobretension de salida en respuesta a una comparacion de la primera senal de voltaje transformado al voltaje de referencia, y
    donde el segundo circuito de monitorizacion de sobretension (220) comprende:
    un circuito de entrada de voltaje que es operable para recibir la senal de entrada de voltaje y para generar una segunda senal de voltaje transformado que es una funcion de la senal de entrada de voltaje; y
    al menos un circuito controlador de transistores que es operable para recibir el voltaje de referencia y la segunda senal de voltaje transformado y para cambiar la segunda sobretension de salida en respuesta a una comparacion de la segunda senal de voltaje transformado al voltaje de referencia.
  7. 7. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 1, que comprende ademas una fuente de alimentacion polarizada (200) que esta acoplada al circuito de suministro de potencia y que es operable para generar un voltaje polarizado para el circuito de monitorizacion de sobretension (2l0, 220).
  8. 8. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 1, que comprende ademas:
    un protector de sobretension secundario (230) que comprende un primer terminal que esta acoplado a un primer terminal de entrada del dispositivo de proteccion de circuitos; y
    un inductor (240) que comprende un primer terminal que esta conectado a un segundo terminal del dispositivo de proteccion de circuitos,
    en el que un segundo terminal del protector de sobretension secundario (230) esta acoplado a un segundo terminal del inductor (240).
  9. 9. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 1, que comprende ademas las entradas primera y segunda que estan acopladas a salidas de un protector de sobretension primario (12A).
  10. 10. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 1, en el que el dispositivo de proteccion de circuitos comprende un protector de sobretension configurado entre un suministro de potencia (54) y un dispositivo montado en torre (52), y en el que el protector de sobretension comprende ademas un protector de sobretension primario que esta acoplado electricamente a un cable de alimentacion (60) que esta entre un dispositivo electrico montado en torre (52) y el suministro de potencia (54).
  11. 11. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 10, en el que el protector de sobretension comprende un protector de sobretension en base (10A) que esta electricamente acoplado entre el suministro de potencia (54) y el cable de alimentacion (60), y en el que el protector de sobretension primario esta electricamente acoplado entre el cable de alimentacion (60) y el suministro de potencia (54).
  12. 12. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 10, en el que el protector de sobretension comprende un protector de sobretension montado en torre (10B) que esta electricamente acoplado entre el cable de alimentacion (60) y el dispositivo electrico montado en torre (52).
  13. 13. El dispositivo (10, 10A, 10B) segun la Reivindicacion 10, en el que el protector de sobretension primario (12) comprende un varistor de oxido de metal (14).
  14. 14. Un metodo para proporcionar proteccion de sobretension, comprendiendo el metodo: proporcionar un dispositivo de proteccion de sobretension (10, 10A, 10B) que comprende:
    un primer circuito de monitorizacion de sobretension (210) que es operable para monitorizar un circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una primera sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension positiva en el circuito de suministro de potencia;
    un segundo circuito de monitorizacion de sobretension (220) que es operable para monitorizar el circuito de suministro de potencia para detectar una condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia y para cambiar una segunda sobretension de salida en respuesta a la condicion de sobretension negativa en el circuito de suministro de potencia;
    un interruptor bidireccional (250) que comprende un primer interruptor (252) que se cierra en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension
    positiva y un segundo interruptor (254) que esta en serie con el primer interruptor (252) y que esta cerrado en ausencia de la condicion de sobretension y que es operable para cambiar a abierto en respuesta a una condicion de sobretension negativa;
    una resistencia (270) que esta electricamente conectada entre el primer interruptor (252) y/o el segundo interruptor 5 (254), siendo la resistencia (270) operable para conducir corriente cuando el primer y/o segundo interruptor (252,
    254) estan abiertos; y
    un limitador de voltaje bidireccional (260) que esta conectado en terminales de salida del dispositivo de proteccion de sobretension y que comprende un circuito rectificador (262) que comprende entradas que estan acopladas a terminales de salida del dispositivo de proteccion de circuitos y salidas que estan acopladas a un limitador de 10 tension de alimentacion (264), comprendiendo el limitador de tension de alimentacion (264) un regulador de voltaje (DZ1) que esta acoplado a un interruptor semiconductor (Q1) y una resistencia (R1, R2).
  15. 15. El metodo de la Reivindicacion 14, en el que proporcionar el dispositivo de proteccion de sobretension (10, 10A, 10B) comprende ademas proporcionar un dispositivo de proteccion de sobretension comprendiendo un suministro de potencia polarizada (200) que esta acoplado al circuito de suministro de potencia y que es operable para generar 15 un voltaje polarizado para el circuito de monitorizacion de sobretension (210, 220).
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