ES2966689T3

ES2966689T3 - Aparato de instalación electrónico

Info

Publication number: ES2966689T3
Application number: ES20732882T
Authority: ES
Inventors: Thomas Canet; Christian Kneifel; May Zhang; Linda Hao
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-06-12
Also published as: CN114175204A; AU2020294848A1; EP3970176A1; WO2020254213A1; FI3970176T3; US20220360069A1; DK3970176T3; US12046892B2; CN114175204B; EP3970176B1; AU2020294848B2; DE102019116789A1

Abstract

Dispositivo de instalación electrónica (1) para controlar una carga en un circuito eléctrico, que comprende una disposición de placa de circuito impreso (12) monocapa o multicapa con componentes eléctricos y pistas conductoras y que comprende un circuito de carga (2). y un circuito de control (3). Según la invención, para dotar a un dispositivo de instalación electrónica de dispositivos de protección contra cortocircuito y contra sobrecarga y que sean específicos de los dispositivos, el circuito de carga (2) y el circuito de control (3) están al menos funcionalmente acoplados a uno otro, y el dispositivo de instalación electrónica (1) comprende un primer dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para protección contra corrientes de cortocircuito y un segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente (5) para protección contra corrientes de sobrecarga. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de instalación electrónico

La invención se refiere a un aparato de instalación electrónico según el preámbulo de la reivindicación de patente 1. Un aparato de instalación según el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por el documento DE 102017110897 A1.

Los dispositivos de instalación electrónicos pueden contener contactos de conmutación, por ejemplo de un relé, o componentes semiconductores de potencia para el control de la corriente de carga y dispositivos electrónicos de control para controlar una bobina de relé o para controlar componentes semiconductores de potencia.

Los aparatos de instalación electrónicos de este tipo se usan a menudo en sistemas de instalación eléctrica en la tecnología de edificios y están diseñados para una corriente de carga que es significativamente inferior a la corriente nominal, por ejemplo 16 amperios, de los circuitos usados habitualmente en las instalaciones de edificios. Por ejemplo, los interruptores de persianas, temporizadores, etc. están configurados para una corriente de carga de entre 3 y 8 amperios.

Los aparatos de instalación electrónicos deben probarse con la corriente de disparo de un elemento fusible aguas arriba, preferentemente un disyuntor, de la instalación del edificio cuando se prueban de acuerdo con la norma. Debido a la diferencia entre la corriente de carga de un aparato de instalación electrónico y la corriente de disparo del elemento fusible del lado del edificio situado aguas arriba, el aparato de instalación electrónico estaría insuficientemente protegido, es decir, sería demasiado alto. En caso de sobrecorriente en el intervalo comprendido entre la corriente nominal del aparato y la corriente de disparo del elemento fusible aguas arriba de la instalación del edificio, el aparato de la instalación electrónica quedaría desprotegido y podría resultar destruido.

Desde el punto de vista de la seguridad, en estos casos es necesario instalar un fusible interno para proteger contra la sobrecorriente. En los sistemas electrónicos con un circuito de carga y un circuito de control, es conocido el uso de fusibles de acción rápida, preferentemente dispuestos en el circuito de carga, tal como fusibles en el propio dispositivo. Los sistemas electrónicos están protegidos de forma fiable contra una corriente de cortocircuito en el circuito de carga por medio de un dispositivo de protección contra sobrecorriente de este tipo.

Si en el circuito de carga circula una corriente inferior a la corriente de cortocircuito pero superior a la corriente nominal del aparato, los componentes eléctricos pueden resultar dañados. En general, esta denominada sobrecarga se define como la superación de la corriente admisible en un circuito eléctricamente no dañado. El desarrollo de calor inducido por la corriente destruye los conductores y componentes eléctricos al superar las temperaturas límite permitidas. Un dispositivo de protección contra sobrecargas detecta el calentamiento de conductores y/o de componentes y desconecta el circuito, al menos temporalmente.

Las corrientes de cortocircuito y las corrientes de sobrecarga dan lugar a requisitos técnicos diferentes para los dispositivos de protección. Los cables conductores de corriente se calientan hasta alcanzar temperaturas inaceptables tanto en caso de cortocircuito como de sobrecarga. La principal diferencia es que, en caso de cortocircuito con corrientes de cortocircuito elevadas, la alta cantidad de calor no admisible puede alcanzarse en fracciones de un semiciclo eléctrico. Los fusibles se funden en un tiempo suficientemente corto, incluso con corrientes de cortocircuito elevadas. En caso de sobrecarga, se producen corrientes que sólo superan ligeramente la capacidad de carga máxima permanentemente admisible de un cable y sólo calientan el cable hasta temperaturas altas no aceptables después de un periodo de tiempo prolongado. En un circuito cargado de este modo, un fusible, preferentemente reversible, puede garantizar que no se alcance una temperatura alta no admisible en los conductores y componentes y que haya protección en caso de sobrecarga.

Se puede usar un único fusible interno de reserva para proteger tanto contra cortocircuitos como contra sobrecargas. Sin embargo, el valor nominal del fusible se basa en el valor más bajo para el caso de sobrecarga. Como resultado, el fusible salta con más frecuencia de la necesaria. La desventaja es que los fusibles de este tipo se destruyen tras dispararse y, por lo tanto, deben ser reemplazados para restablecer la funcionalidad del aparato una vez eliminada la situación de sobrecarga.

Debido a su tamaño y a su estructura, los disyuntores de aparatos convencionales o los interruptores de protección de líneas, que proporcionan una protección específica en ambos casos de sobrecorriente, no se pueden usar con aparatos electrónicos realizados en piezas pequeñas y principalmente en pistas conductoras. Los dispositivos de protección térmica con componentes mecánicos tampoco se pueden usar como protección contra sobrecargas debido a su tamaño.

Además, se conocen fusibles autorreiniciables, por ejemplo componentes eléctricos con características PTC (coeficiente de temperatura positivo), que consisten en un termistor PTC a base de polímeros con una curva de resistencia no lineal. Este termistor PTC tiene una resistencia baja a temperatura normal. Si el termistor PTC se calienta, por ejemplo, debido a una entrada de calor externa, se vuelve altamente resistivo, lo que restringe notablemente el flujo de corriente. Si se reduce el suministro de calor, el termistor PTC se enfría y vuelve a ser de baja resistencia.

Los aparatos de instalación electrónicos se realizan predominantemente en pequeñas piezas sobre paquetes de pistas conductoras. Todavía no se sabe llevar a cabo una protección completa contra sobrecorriente basándose en estructuras de pistas conductoras, ya que la geometría habitual de las pistas conductoras con espesores de capa bajos y grandes superficies,, en particular, no es adecuada para la carga con diferentes valores límite de corriente. La protección contra cortocircuitos con un fusible requiere una mayor integral de fusión en todos los demás puntos de la estructura de la vía del conductor y, en consecuencia, grandes superficies de la vía del conductor. Por otra parte, la generación y la disipación de calor de un conductor, necesarias para la protección contra sobrecargas mediante elementos PTC, no se puede realizar con el ancho de vía de conductor habitual. Sin embargo, en caso de cortocircuito, se destruiría la pista conductora estrecha que se requiere.

La realización de una protección contra sobrecargas basada en PTC significa que no sería posible una protección contra cortocircuitos separada en el paquete de pistas conductoras. El fusible correspondiente en la instalación doméstica, normalmente un disyuntor reversible, tendría que sustituirse en función de la corriente nominal más baja del aparato de instalación.

No se conoce una solución que proteja de forma específica y óptima los aparatos de instalación electrónica contra ambos escenarios de sobrecorriente.

El objetivo de la presente invención es, por lo tanto, eliminar las desventajas mencionadas y realizar un aparato de instalación electrónico con sus propios dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecargas.

Este objetivo se consigue mediante las características especificadas en la reivindicación de patente 1. De las reivindicaciones dependientes resultan configuraciones ventajosas.

La invención según la reivindicación 1 tiene la ventaja de que el aparato de instalación electrónico según la invención está protegido contra sobrecorriente por medio de una combinación de dos dispositivos de protección específicos coordinados. Un primer dispositivo de protección contra sobrecorriente protege frente a un cortocircuito, mientras que un segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente protege frente a una sobrecarga.

El aparato de instalación electrónico puede conectarse en serie a una carga. En términos de circuitos, el aparato de instalación electrónico comprende un circuito de carga y un circuito de control, que están acoplados térmica y física/eléctricamente. El circuito de carga comprende un primer dispositivo de protección contra sobrecorriente, un elemento de resistencia y un elemento de interrupción del circuito, que pueden disponerse en serie entre una fuente de corriente y una carga eléctrica.

Un dispositivo de detección de sobrecorriente coopera con un dispositivo de control como segundo dispositivo de protección de sobrecorriente. El dispositivo de control está dispuesto en el circuito de control y conectado funcionalmente al elemento del disyuntor en el circuito de carga.

El dispositivo de detección de sobrecorriente puede comprender un elemento sensor en el circuito de control, preferentemente un componente eléctrico reversible, por ejemplo en forma de un termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC), y un elemento resistivo en el circuito de carga, que está acoplado térmicamente al elemento PTC. El elemento de resistencia discurre por debajo del elemento PTC como una pista conductora aislada eléctricamente.

El aparato de instalación electrónico puede realizarse al menos parcialmente en una disposición de placa de circuito impreso y puede tener el primer dispositivo de protección contra sobrecorriente en forma de fusible en el circuito de carga, que protege los propios componentes y conductores eléctricos del dispositivo en caso de cortocircuito. Esto significa que la integral de fusión de los componentes protegidos y de las pistas conductoras es superior a la integral de fusión del fusible. El fusible sólo está diseñado para cortocircuitos y no para sobrecargas.

El elemento de resistencia en forma de pista conductora del circuito de carga está específicamente configurado para que no se destruya en caso de cortocircuito y también para permitir la detección de energía térmica en caso de sobrecarga. En este punto, la pista conductora puede estar formada por dos pistas conductoras de anchuras diferentes conectadas en paralelo. La relación de anchura es preferentemente de 5 a 1. La pista ancha del conductor absorbe la corriente de cortocircuito, mientras que la pista estrecha del conductor se usa para detectar la sobrecarga. La integral de fusión conjunta de ambos conductores es superior a la integral de fusión del fusible.

En condiciones normales de funcionamiento, el aparato de instalación electrónico se encuentra en un estado de baja temperatura y baja resistencia. En caso de cortocircuito, la corriente aumenta muy rápidamente y hace que se funda el fusible del primer dispositivo de protección contra sobreintensidades, interrumpiendo permanentemente el flujo de corriente a través del fusible. Dado que la integral de fusión común de los dos trayectos conductores del elemento de resistencia es mayor, no se produce ningún daño en este punto. La pista conductora estrecha no se destruye en el proceso, ya que la corriente usa el camino de menor resistencia a través de la pista conductora ancha suficientemente dimensionada en caso de cortocircuito cuando el flujo de corriente es elevado. El fusible no se dispara en caso de sobrecarga en el intervalo comprendido entre la corriente de cortocircuito (corriente de disparo del fusible) y la corriente nominal del aparato de instalación.

En caso de sobrecarga, la corriente a través del elemento de resistencia aumenta comparativamente despacio, por lo que la temperatura ambiente de la vía estrecha del conductor en particular aumenta excesivamente y se mantiene durante más tiempo que el tiempo de funcionamiento normal. El elemento sensor se "dispara" a causa de la temperatura ambiente de la pista conductora, es decir, pasa a un estado de alta temperatura y alta resistencia, de tal modo que la corriente se reduce considerablemente. El cambio en los valores de resistencia y corriente se "comunica" al dispositivo de control y hace que el elemento de interrupción del circuito, por ejemplo, un relé o un componente semiconductor de potencia, en el circuito de carga cambie de un estado de funcionamiento normal a un estado de desconexión, con lo que también se desconecta la carga.

En el circuito de control, el elemento sensor puede formar un divisor de tensión con una resistencia, cuya tensión cambiante se lee y es procesada en un microcontrolador. Si se detecta una sobrecarga, se desconecta el relé o el componente semiconductor de potencia conectado al microcontrolador y, por lo tanto, también la carga del circuito de carga. Alternativamente, también es posible desconectar sin microcontrolador en caso de sobrecarga. Si la corriente de sobrecarga en el circuito de carga sigue aumentando, la pista conductora del elemento de resistencia se calienta aún más hasta que la corriente de control decreciente del elemento sensor cae por debajo de la corriente de retención del relé. El relé se desactiva y abre el circuito de carga. El elemento sensor permanece en estado de disparo hasta que la temperatura vuelve a ser normal y se ha enfriado. A continuación, se vuelve al estado normal, es decir, la carga se conecta de nuevo. El elemento sensor no está en serie con la carga y, por lo tanto, puede funcionar a niveles de corriente muy inferiores a los del circuito normal que fluye a través de la carga.

La anchura de las dos pistas conductoras del elemento de resistencia se determina según las reglas siguientes. La energía que se absorbe en forma de integral de fusión es relevante para el análisis del cortocircuito. La integral de fusión de las pistas conductoras del aparato de instalación debe ser superior a la integral de fusión del fusible. La integral de fusión común de las dos pistas conductoras del elemento de resistencia también se debe configurar de acuerdo con esta especificación. La relación de las integrales de fusión de las pistas conductoras entre sí es preferentemente superior a 25.

Usando estas especificaciones, el diámetro del conductor redondo puede determinarse convirtiendo la integral de fusión del fusible relacionada con un conductor redondo. La sección transversal resultante puede convertirse en la anchura mínima de las dos pistas conductoras. Suponiendo una relación de 25 a 1 para las integrales de fusión de las dos pistas conductoras, la relación de la anchura de las pistas conductoras es de 5 a 1. Se supone que las dos pistas conductoras son del mismo material y tienen el mismo grosor.

El aparato de instalación electrónico según la invención puede tener, al menos parcialmente, una disposición estratificada o empaquetada de placas de circuito impreso, que consiste en una o más capas de sustrato, en cada una de las cuales pueden disponerse componentes eléctricos y/o pistas conductoras en una o ambas caras. Ventajosamente, los dos dispositivos de protección contra sobrecorriente están formados en las dos superficies principales exteriores de la disposición de la placa de circuitos. El primer dispositivo de protección contra sobrecorriente, en forma de fusible, puede estar dispuesto en una capa de sustrato inferior y al menos el elemento sensor del segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente, en forma de elemento PTC, puede estar dispuesto en una capa de sustrato superior. Las pistas conductoras conectadas en paralelo del elemento de resistencia están dispuestas debajo del elemento sensor. El elemento de resistencia estructurado de forma correspondiente puede consistir ventajosamente en una pista conductora ancha y una pista conductora estrecha, y puede estar dispuesto en diferentes capas de sustrato de la estructura de la placa de circuito impreso. En particular, la pista conductora estrecha puede disponerse cerca de la superficie o en la superficie de la capa exterior para permitir el uso de un elemento sensor en la superficie (tecnología SMD) del conjunto de placa de circuito impreso. La pista conductora estrecha puede tener una dimensión de anchura reducida o de altura adelgazada. Además de las funciones relevantes para el circuito, las distintas capas de la estructura de la placa de circuito impreso sirven para maximizar la superficie de las pistas conductoras con el fin de soportar una corriente de cortocircuito. Como dieléctrico estándar se usa FR4 con una altura común. Los elementos sensores adecuados consisten en un polímero conductor PTC, es decir, una composición que comprende un polímero orgánico y un relleno conductor particulado y/o un relleno inorgánico conductor.

Los aparatos de instalación electrónica según la invención se usan a menudo para proteger disposiciones de circuitos con cargas de corriente relativamente altas y cargas de tensión relativamente bajas específicas del dispositivo, tales como interruptores de persianas, temporizadores o ventiladores. Estos circuitos suelen contener cargas eléctricas que provocan sobrecorrientes al arrancar la carga, por ejemplo un motor, o en condiciones de funcionamiento difíciles. Una ventaja del interruptor electrónico de instalación con dispositivos de protección contra sobrecorriente integrados es que se puede usar con seguridad en circuitos existentes que, de por sí, tienen demasiados fusibles. Con la disposición según la invención, se puede usar un fusible específico (superior) de cortocircuito interno del dispositivo, que no tiene ni una sustitución del disyuntor habitual de la instalación doméstica ni un valor (inferior) orientado a la corriente de sobrecarga (por ejemplo, 10 amperios en lugar de 8 amperios) para minimizar el efecto de la temperatura. Se puede evitar un calentamiento elevado no admisible del aparato de instalación electrónico, ya que el fusible sólo se usa para cortocircuitos y no para sobrecargas. Por consiguiente, se puede usar un fusible de tamaño estándar (16 amperios) en el lado de la instalación doméstica. El cortocircuito se protege por separado en el aparato de instalación mediante el primer dispositivo de protección contra sobrecorriente en forma de fusible. El caso de sobrecarga está protegido por el segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente y no por un fusible. El resultado es un circuito robusto que también se puede usar con especificaciones aumentadas para una carga de motor (por ejemplo, en condiciones anormales, el dispositivo puede manejar 8 A sin anomalías particulares).

La estructura básica de la disposición de la placa de circuito impreso permanece inalterada. El material y los grosores de los sustratos, las capas aislantes y las pistas conductoras siguen siendo los mismos. La sección transversal del carril conductor también puede realizarse con una relación anchura/grosor optimizada, de modo que es posible una producción compacta y rentable con pequeñas dimensiones de producto en un espacio reducido. También se puede conservar el uso y el montaje de componentes electrónicos. Los principios de la presente invención se pueden usar en conjuntos y subconjuntos de circuitos impresos de mayor tamaño que incluyan pistas conductoras impresas y componentes.

Otros detalles, características y ventajas de la invención se muestran en la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferente con referencia a los dibujos.

Se muestra:

Fig. 1 una disposición de circuitos de un aparato de instalación electrónico,

Fig. 2 una disposición esquemática de la placa de circuito impreso en una vista en planta,

Fig. 3 una disposición esbozada de la placa de circuito impreso en sección transversal y

Fig. 4a-d diferentes capas del conjunto de placa de circuito impreso según las figuras 2 y 3.

Los componentes idénticos o que actúan de forma similar se dotan de los mismos símbolos de referencia en la siguiente descripción.

La Fig. 1 muestra una disposición básica de circuitos para un aparato de instalación electrónico 1. El aparato de instalación electrónico 1 puede conectarse preferentemente en serie a una carga (no mostrada). En términos de circuitos, el aparato de instalación electrónico 1 comprende un circuito de carga 2 y un circuito de control 3, que están acoplados térmica, física y/o eléctricamente. El aparato de instalación electrónico 1 está protegido contra sobrecorrientes mediante una combinación de dos dispositivos de protección específicos coordinados. Un primer dispositivo de protección contra sobrecorriente 4 protege frente a un cortocircuito, mientras que un segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente 5 protege frente a una sobrecarga.

El aparato de instalación electrónico 1 contiene un elemento de interrupción del circuito 6 en forma de contacto de conmutación de un relé 7 con el que se puede conectar y desconectar la conexión eléctrica de la carga a una fuente de alimentación. El relé 7 se activa mediante un dispositivo de control 8 del circuito de control 3, que suministra órdenes de conmutación a una bobina del relé 7.

El circuito de carga 2 tiene un primer dispositivo de protección contra sobrecorriente 4, un elemento de resistencia 9 y el elemento de interrupción del circuito 6, que están dispuestos en serie entre una fuente de corriente (no mostrada) y una carga eléctrica. Un dispositivo de detección de sobrecorriente 10 actúa junto con el dispositivo de control 8 como un segundo dispositivo de protección de sobrecorriente 5. El dispositivo de control 8 está dispuesto en el circuito de control 3 y está conectado funcionalmente al elemento de interrupción 6 del circuito de carga 2. El dispositivo de detección de sobrecorriente 10 comprende un elemento sensor 11 en el circuito de control 3, preferentemente un componente eléctrico reversible en forma de termistor PTC con un coeficiente de temperatura positivo (PTC), y el elemento de resistencia 9 en el circuito de carga 2, que está acoplado térmicamente al elemento PTC 11. El elemento de resistencia 9 discurre por debajo del elemento p Tc 11 como una pista conductora eléctricamente aislada.

El aparato de instalación electrónico 1 está realizado, al menos parcialmente, sobre una estructura de placa de circuito impreso 12 y dispone del primer dispositivo de protección contra sobrecorriente 4 en forma de fusible en el circuito de carga 2, que protege los propios componentes y conductores eléctricos del dispositivo en caso de cortocircuito. Esto significa que la integral de fusión de los componentes protegidos y de las pistas conductoras es superior a la integral de fusión del fusible 4. El fusible 4 sólo está configurado para cortocircuitos y no para sobrecargas. El fusible certificado 4 usado está configurado para minimizar las influencias de la temperatura y procesar una corriente de disparo. En caso de cortocircuito, el circuito de carga 2 queda interrumpido permanentemente por el fusible 4.

El elemento de resistencia 9 en forma de pista conductora del circuito de carga está específicamente diseñado para que, por un lado, no se destruya en caso de cortocircuito y, por otro, permita la detección de energía térmica en caso de sobrecarga. En este punto, la pista conductora consta de dos pistas conductoras paralelas 13 y 14 de anchuras diferentes. La relación de anchura es preferentemente de 5 a 1. La pista conductora ancha 14 absorbe la corriente de cortocircuito, mientras que la pista conductora estrecha 13 se usa para detectar la corriente de sobrecarga. La integral de fusión conjunta de ambas pistas conductoras 13 y 14 es superior a la integral de fusión del fusible 4.

Con referencia a la figura 1, a continuación se describe el modo de funcionamiento del aparato de instalación electrónico 1 según la invención. La red eléctrica de una instalación doméstica puede suministrar la corriente de funcionamiento para el aparato de instalación electrónico 1. Si el elemento de interrupción de circuito 6 del relé 7 está cerrado en el circuito de control de carga 2, la corriente de funcionamiento fluye a la carga, por ejemplo, un motor de escobillas con una corriente relativamente alta para el control de persianas. Una fuente de corriente de control, separada de la fuente de corriente primaria, suministra corriente de control para el circuito de control 3. La corriente de control fluye a una bobina del relé 7 a través del elemento sensor 11 y normalmente provoca el cierre del elemento de interrupción del circuito 6, cerrando así el circuito de carga 2. En condiciones normales de funcionamiento, el aparato de instalación electrónico 1 se encuentra en un estado de baja temperatura y baja resistencia.

Una corriente de defecto es un nivel de corriente que daña uno de los componentes de un circuito eléctrico. En caso de cortocircuito, la corriente aumenta muy rápidamente y provoca la fusión del fusible del primer dispositivo de protección frente a sbrecorrientes 4, interrumpiendo permanentemente el flujo de corriente. Como la integral de fusión de las dos pistas conductoras 13 y 14 del elemento de resistencia 9 es mayor, no se produce ningún daño en este punto. La pista conductora estrecha 13 no se destruye, ya que la corriente usa el camino de menor resistencia a través de la pista conductora ancha 14, suficientemente dimensionada, en caso de un flujo de corriente elevado en caso de cortocircuito. El fusible 4 no se dispara en caso de sobrecarga en el intervalo comprendido entre la corriente de cortocircuito (corriente de disparo del fusible) y la corriente nominal del aparato de instalación electrónico 1.

En caso de sobrecarga, si se sobrepasa la corriente nominal del aparato, por ejemplo si el motor se bloquea, la corriente a través del elemento de resistencia 9 aumenta rápidamente pero comparativamente poco, con lo que la temperatura ambiente de la pista conductora estrecha 13 en particular aumenta excesivamente y se mantiene durante más tiempo que el tiempo de funcionamiento normal. El elemento PTC 11 se "dispara" a causa de la temperatura ambiente de la pista conductora estrecha 13, es decir, pasa a un estado de alta temperatura y alta resistencia, de tal modo que la corriente se reduce considerablemente. La variación de los valores de resistencia y de corriente se "comunica" a la unidad de control 8. En el circuito de control 3, el elemento PTC 11 forma un divisor de tensión con una resistencia 15, cuya tensión cambiante se lee y es procesada en un microcontrolador 16. Si se detecta una sobrecarga, se desconecta el relé 7 conectado a una salida 17 del microcontrolador 16 a través de un transistor 18 y se abre el correspondiente elemento de corte del circuito 6 acoplado funcionalmente, con lo que también se desconecta la carga. En el microcontrolador 16 se pueden configurar diferentes modos de funcionamiento. Por ejemplo, se puede especificar si la carga debe volver a conectarse automáticamente después de un tiempo determinado o sólo después de una nueva orden de conexión o después de restablecer la interrupción del circuito de carga 2. También se puede seleccionar la característica de desbloqueo.

Alternativamente, también es posible desconectar sin microcontrolador 16 en caso de sobrecarga. Si la corriente de sobrecarga en el circuito de carga 2 sigue aumentando, la pista conductora 13 y el elemento sensor 11 continúan calentándose hasta que la corriente decreciente en el circuito de control 3 cae por debajo de la corriente de mantenimiento del relé 7. La bobina del relé se desactiva y abre el circuito de carga 2 a través del elemento de corte 6. El elemento PTC 11 permanece en el estado activado hasta que la temperatura vuelve a la normalidad y puede enfriarse. A continuación, se vuelve al estado normal, es decir, la carga se conecta de nuevo. El elemento PTC 11 no está dispuesto en serie con la carga y, por lo tanto, puede funcionar a niveles de corriente muy inferiores a los del circuito de corriente normal que fluye a través de la carga.

Con referencia a las figuras 2 a 4, se muestra una posible estructura de placa de circuito impreso 12 del aparato de instalación electrónico 1, que comprende una o más capas de sustrato 19 a 22, que tienen una capa de núcleo dieléctrico con componentes eléctricos y/o pistas conductoras dispuestas en uno o ambos lados en cada caso. Los dos dispositivos de protección contra sobrecorriente 4 y 5 están formados, al menos parcialmente, en las dos superficies principales exteriores 23 y 24 de la estructura de placa de circuito impreso 12. El primer dispositivo de protección de sobreintensidad, en forma de fusible 4, está dispuesto en la capa inferior del sustrato 19, y al menos el elemento sensor 11 del segundo dispositivo de protección de sobreintensidad 5, en forma de elemento PTC, está dispuesto en la capa superior del sustrato 22. Las pistas conductoras 13 y 14 conectadas eléctricamente en paralelo del elemento de resistencia 9 están dispuestas debajo del elemento PTC. La pista conductora de estructura correspondiente está dispuesta en diferentes capas de sustrato de la estructura de placa de circuito impreso 12. La pista conductora estrecha 13 está dispuesta en la capa de sustrato 20, mientras que la pista conductora ancha 14 está dispuesta en la capa de sustrato 21. Las dos pistas conductoras 13 y 14 están conectadas directamente por pistas conductoras. En particular, la pista conductora estrecha 13 está dispuesta cerca de la superficie en la capa 20 para permitir el uso de un elemento PTC 11 en la superficie (tecnología SMD). El elemento PTC 11 en la capa de sustrato 19 está en contacto térmico con la capa de sustrato 20 directamente por encima de la superficie de la pista conductora estrecha 13, de modo que el calor se genera allí como resultado de una condición de sobrecorriente y se transfiere efectivamente al elemento PTC 11 para que se genere una señal de control tal como se explicó anteriormente.

Idealmente, las capas del conjunto de placa de circuito impreso 12 son tan finas como sea estructuralmente práctico.

El material dieléctrico que forma el sustrato puede ser un material de poliéster fino u otro sustrato flexible fino que sea adecuado. También se puede usar un sustrato fino pero relativamente rígido de resina reforzada con fibra de vidrio. La estructuración de las capas de cobre puede llevarse a cabo usando técnicas convencionales de fotorresistencia y grabado químico conocidas por los expertos en la materia. Además de las funciones relevantes para el circuito, las distintas capas del diseño de la placa de circuito impreso sirven para maximizar la superficie de las pistas conductoras con el fin de soportar una corriente de cortocircuito. Para el aislamiento entre las capas de sustrato del conjunto de placa de circuito impreso, se usan las capas 25 a 27 de FR4 de altura común como dieléctrico estándar. Los elementos PTC 11 adecuados comprenden un polímero conductor PTC, es decir, una composición que comprende un polímero orgánico y un relleno conductor particulado y/o un relleno inorgánico conductor.

Lista de símbolos de referencia

1 Aparato de instalación electrónico

2 Circuito de carga

3 Circuito de control

4 Primer dispositivo de protección contra sobrecorriente

5 Segundo dispositivo de protección contra sobrecorriente

6 Elemento de interrupción del circuito

7 Relé

8 Dispositivo de control

9 Elemento de resistencia

10 Dispositivo de detección de sobrecorriente

11 Elemento sensor

12 Disposición de la placa de circuito

13 Pista conductora estrecha

14 Pista conductora ancha

15 Resistencia

16 Microcontrolador

17 Salida

18 Transistor

19 Capa de sustrato

20 Capa de sustrato

21 Capa de sustrato

22 Capa de sustrato

23 Superficie de la capa de sustrato 19

24 Superficie de la capa de sustrato 22

25 Capa aislante

26 Capa aislante

27 Capa aislante

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de instalación electrónico (1) para controlar una carga en un circuito eléctrico, que tiene una disposición de placa de circuito impreso (12) monocapa o multicapa con componentes eléctricos y pistas conductoras, que comprende un circuito de carga (2) y un circuito de control (3) que están acoplados entre sí al menos funcionalmente, en donde el aparato de instalación electrónico (1) tiene un dispositivo de protección contra sobrecorriente (5) para la protección frente a las corrientes de sobrecarga,

caracterizadoporque el circuito de carga (2) presenta un dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para la protección frente a las corrientes de cortocircuito, un elemento de resistencia (9) y un elemento de interrupción de circuito (6), que pueden estar dispuestos en serie entre una fuente de corriente y una carga eléctrica.

2. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 1,caracterizado porqueel circuito de control (3) presenta el dispositivo de protección contra sobrecorriente (5) para la protección frente a las corrientes de sobrecarga, que presenta un dispositivo de detección de sobrecorriente (10) y un dispositivo de control (8) que está conectado funcionalmente con el elemento de interrupción del circuito (6).

3. Aparato de instalación electrónico según las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado porqueel elemento de interrupción de circuito (6) está conectado funcionalmente a un relé (7) o a componentes semiconductores de potencia.

4. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para la protección frente a las corrientes de cortocircuito es irreversible.

5. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 2,caracterizado porqueel dispositivo de detección de sobreintensidad (10) consta de un elemento sensor reversible (11) en el circuito de control (3) y del elemento de resistencia (9) en el circuito de carga (2), estando el elemento sensor (11) acoplado térmicamente al elemento de resistencia (9).

6. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 5,caracterizado porqueel elemento sensor (11) es un termistor PTC con coeficiente de temperatura positivo.

7. Aparato de instalación electrónico según las reivindicaciones 5 o 6,caracterizado porqueel elemento de resistencia (9) está dispuesto como pista conductora aislada galvánicamente por debajo del elemento sensor (11).

8. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel elemento de resistencia (9) consta de dos pistas conductoras (13, 14) conectadas en paralelo de anchura y/o grosor diferentes.

9. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 8,caracterizado porquela relación de anchura entre las dos pistas conductoras (13, 14) es de 5 a 1 para el mismo espesor y el mismo material.

10. Aparato de instalación electrónico según las reivindicaciones 8 o 9,caracterizado porqueuna pista conductora estrecha (13) comprende una sección estrecha en anchura o una sección adelgazada en altura.

11. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 8 a 10,caracterizado porqueuna pista conductora ancha (14) recibe una corriente de cortocircuito, mientras que una pista conductora estrecha (13) sirve para detectar la corriente de sobrecarga.

12. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 8 a 11,caracterizado porquelas dos pistas conductoras (13, 14) del elemento de resistencia (9) están dispuestas en diferentes capas (19, 20, 21, 22) de la disposición de placa de circuito impreso (12).

13. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 5 y una de las reivindicaciones 8 a 12,caracterizado porqueuna pista conductora estrecha (13) está dispuesta cerca de la superficie o en la superficie (24) de una capa exterior (22), estando el elemento sensor (11) en contacto térmico y aislado eléctricamente de la pista conductora (13).

14. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 1 a 13,caracterizado porquela integral de fusión de los componentes protegidos y de las pistas conductoras es superior a la integral de fusión de un fusible del dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para la protección frente a las corrientes de cortocircuito.

15. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 8,caracterizado porquela integral de fusión común de las dos pistas conductoras (13, 14) del elemento de resistencia (9) es superior a la integral de fusión del dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para la protección frente a las corrientes de cortocircuito, y porque la relación de las integrales de fusión de las pistas conductoras (13, 14) entre sí está preferentemente en una relación superior a 25.

16. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 1 a 15,caracterizado porqueel dispositivo de protección contra sobrecorriente (4) para la protección frente a las corrientes de cortocircuito, por una parte, y al menos un elemento sensor (11) del dispositivo de protección contra sobrecorriente (5) para la protección frente a las corrientes de sobrecarga, por otra parte, están dispuestos en las dos superficies principales exteriores (23, 24) de la disposición de placa de circuito impreso (12).

17. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 1 a 16,caracterizado porquela disposición de placa de circuito impreso (12) comprende una pluralidad de capas (19, 20, 21, 22, 25, 26, 27), en cada una de las cuales están dispuestos componentes eléctricos y/o pistas conductoras en una o ambas caras.

18. Aparato de instalación electrónico según la reivindicación 17,caracterizado porquelas capas (19, 20, 21, 22, 25, 26, 27) son al menos parcialmente flexibles y/o inflexibles.

19. Aparato de instalación electrónico según una de las reivindicaciones 1 a 18,caracterizado porqueuna corriente de sobrecarga en una pista conductora estrecha (13) de un elemento de resistencia (9) genera un calentamiento que, debido al acoplamiento térmico con un elemento sensor (11), provoca una reacción de un dispositivo de control (8) y, con ello, una interrupción temporal del circuito de carga (2).