ES2971787B2

ES2971787B2 - Dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitiva

Info

Publication number: ES2971787B2
Application number: ES202330863A
Authority: ES
Inventors: Matic Miroslav Vasic; Catalin Ovidiu Muntean; Roldan Gabriel Luis Maldonado; Martinez Miguel Astudillo
Original assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Current assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Priority date: 2023-10-18
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2024-11-11
Anticipated expiration: 2043-10-18
Also published as: ES2971787A1

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitiva

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo. El dispositivo convertidor objeto de la presente invención permite transferir energía en corriente continua, proporcionando un aislamiento galvánico entre dos terminales del dispositivo.

El dispositivo convertidor objeto de la presente invención proporciona ventajas frente a otros convertidores de corriente continua convencionales, debido a su menor peso y su elevada eficiencia en la transferencia de energía en corriente continua.

El dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitiva, objeto de la presente invención, es de especial aplicación en la industria dedicada al diseño, fabricación y comercialización de componentes de electrónica de potencia, así como en la industria dedicada al transporte de energía eléctrica que incluye etapas de transporte en corriente continua.

Antecedentes de la invención y problema técnico a resolver

En la industria dedicada a la fabricación y uso de componentes de electrónica de potencia para la modulación de la energía eléctrica a transferir entre una fuente y una carga, es habitual el empleo de dispositivos convertidores (inversores) para convertir una energía en corriente continua (DC) en una energía en corriente alterna (AC) o el empleo de dispositivos convertidores (rectificadores) para convertir una energía en corriente alterna (AC) en una energía en corriente continua (DC).

También es habitual el empleo de convertidores de corriente continua (convertidores DC/DC), que convierten energía en corriente continua de un determinado nivel de tensión en una energía en corriente continua con otro determinado nivel de tensión. Este tipo de convertidores se incorporan frecuentemente en aplicaciones de electrónica de potencia en donde se necesita proporcionar un aislamiento galvánico entre una entrada y una salida del convertidor DC/DC, véase aplicaciones de centro de datos, aplicaciones relacionadas con las telecomunicaciones, cargadores de vehículos eléctricos o microrredes de CC.

Estos convertidores de corriente continua (DC/DC) incorporan habitualmente una etapa intermedia de corriente alterna (AC) en la que se regula el nivel de tensión de la energía a transferir. Así pues, estos convertidores incorporan una etapa inversora (DC/AC) en la cual la energía de entrada en un primer terminal se transforma en energía en corriente alterna, una etapa de modulación de tensión en corriente alterna (AC/AC) y una etapa rectificadora (AC/DC) en la cual la energía en corriente alterna vuelve a transformarse en energía en corriente continua.

En estos convertidores DC/DC con etapa de corriente alterna (AC) intermedia (convertidores DC/AC/DC) el aislamiento galvánico se consigue gracias al concepto de la trasferencia inductiva de energía por medio de un transformador magnético.

Un inconveniente importante de estos elementos magnéticos es que dichos elementos suman de manera significativa al volumen total, peso y pérdidas del sistema lo cual hace decrementar la densidad de potencia y reduce la eficiencia de este tipo de convertidores DC/AC/DC.

Descripción de la invención

Con objeto de solucionar los inconvenientes anteriormente mencionados, la presente invención se refiere a un dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo.

El dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, comprende un inversor (DC/AC) conectado a un rectificador (AC/DC) a través de una etapa de corriente alterna (AC).

El dispositivo comprende una pluralidad de interruptores y/o transistores (Q) configurados para conmutarse mediante correspondientes señales de conmutación para permitir una transferencia de energía modulada entre una fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y una carga (R1).

Se trata de una transferencia de energía modulada ya que, mediante las señales de puerta apropiadas aplicadas sobre los interruptores o transistores (Q), se puede lograr una determinada ganancia de tensión en el convertidor de corriente continua.

De manera novedosa, en el dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención:

- la etapa de corriente alterna (AC) comprende al menos una impedancia (Z1) que a su vez comprende al menos un elemento capacitivo (por ejemplo un primer condensador (C1)), y;

- los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

<o>la energía se transfiere en primer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la al menos una impedancia (Z1), estando el rectificador configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de la al menos una impedancia (Z1), y;

<o>la energía se transfiere en segundo lugar entre la al menos una impedancia (Z1) y la carga (R1), estando el inversor configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de la al menos una impedancia (Z1).

Mediante el dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, descrito anteriormente, se permite lograr una elevada eficiencia en la transferencia de energía entre una fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y una carga (R1), con elementos de bajo peso y volumen (capaces de ser integrados en chips o elementos de equipos electrónicos), logrando al mismo tiempo un aislamiento galvánico entre la fuente de tensión (V_dc) y la carga (R1), ya que en ningún momento existe transferencia de energía de modo común entre la fuente de tensión (V_dc) y la carga (R1).

Según una posible configuración del dispositivo convertidor de corriente continua, la etapa de corriente alterna (AC) comprende al menos dos impedancias (Z1, Z2).

Cada impedancia (Z1, Z2) puede comprender adicionalmente un elemento inductivo (por ejemplo, una primera bobina L1).

Los elementos inductivos de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) pueden estar acoplados magnéticamente.

De manera preferente, el inversor comprende:

- dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, y configurados para conectarse en paralelo con la fuente de tensión continua (V_dc);

- una conexión a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) respectivamente a través de un primer transistor de conexión (Q1) y a través de un segundo transistor de conexión (Q2);

- una conexión de cortocircuito, a través de un primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y;

- una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de entrada (C3, C4) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), respectivamente a través de un primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y un segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>).

También de manera preferente, las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) del dispositivo convertidor están conectadas al rectificador de manera que se invierta la polaridad de la tensión proporcionada al rectificador con respecto a la tensión de entrada (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc) conectada al inversor.

Según una primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, el rectificador comprende:

- un condensador de salida (C5) configurado para conectarse en paralelo con la carga (R1);

- un tercer transistor de conexión (Q3) y un cuarto transistor de conexión (Q4) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) y al condensador de salida (C5), y;

- una conexión de cortocircuito, a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

Según un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la primera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

a. la energía se transfiere en primer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

b. la energía se transfiere en segundo lugar entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), estando el inversor configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de no conducción de corriente;

c. la energía se transfiere en tercer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qd¡v<2>) en estado de no conducción de corriente mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente, y;

d. la energía se transfiere en cuarto lugar entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), estando el inversor configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de no conducción de corriente.

Según un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la primera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

Según una segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, el rectificador comprende:

- dos condensadores de salida (C5, C6) conectados en serie y configurados para conectarse en paralelo con la carga (R1);

- un tercer transistor de conexión (Q3) y un cuarto transistor de conexión (Q3) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) y a los condensadores de salida (C5, C6);

- una conexión de cortocircuito, a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y;

- una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de salida (C5, C6) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), respectivamente a través de un tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y un cuarto transistor de división de tensión (Qdiv4).

Según un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la segunda forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado);

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado), y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados), y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qd¡v<4>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

Según un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la segunda forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente;

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el cuarto de conexión (Q4), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de conducción de corriente.

Según un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la segunda forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qd¡vi) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

Según una tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, el rectificador comprende:

- un tercer transistor de conexión (Q3) y un cuarto transistor de conexión (Q4) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) y a los condensadores de salida (C5, C6);

- una conexión de cortocircuito, configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), donde dicha conexión de cortocircuito está realizada a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en serie con un tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>), y;

- una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de salida (C5, C6) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

Según un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la tercera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) en estado de conducción de corriente, mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qd¡v<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador presenta el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

Según un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la tercera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc3) se encuentran en estado de conducción de corriente;

■ el inversor presenta el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

Según un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la tercera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado), y;

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

Según un cuarto modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, de acuerdo con la tercera forma de realización descrita, los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el rectificador presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

De manera preferente, en cualquiera de las formas de realización del dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, y según cualquiera de los modos de funcionamiento descritos para cada una de las formas de realización, el dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, puede funcionar de acuerdo con un estado de energía circulante en el que los interruptores y/o transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar una transferencia de energía entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y estando el inversor configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

Breve descripción de las figuras

Se describen aquí de forma breve una serie de figuras, de ejemplos no limitativos, que ayudan a comprender mejor la invención:

La Figura 1 muestra de manera esquemática un dispositivo convertidor de corriente continua (DC/DC) con una etapa intermedia de corriente alterna (AC) a través de impedancias.

La Figura 2 muestra de manera esquemática una configuración del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, basado en el esquema de la Figura 1, en donde cada una de las impedancias de la etapa de corriente alterna incorpora un condensador (o elemento capacitivo).

La Figura 3 muestra de manera esquemática una configuración del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, basado en el esquema de la Figura 1, en donde cada una de las impedancias de la etapa de corriente alterna incorpora un condensador (o elemento capacitivo) y una bobina (o elemento inductivo).

La Figura 4 muestra de manera esquemática una variante del dispositivo convertidor de la Figura 3, en donde los elementos inductivos de cada una de las impedancias de la etapa de corriente alterna están acoplados magnéticamente.

La Figura 5 muestra de manera esquemática una primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, en donde la etapa inversora (DC/AC) comprende una topología con relación de conversión 2:1 y en donde la etapa rectificadora (AC/DC) comprende una topología con relación de conversión 1:1.

La Figura 6a muestra un primer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 6b muestra un segundo estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 6c muestra un tercer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 6d muestra un estado de energía circulante en el de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 6e muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 6a a 6c.

La Figura 6f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 6a a 6c.

La Figura 6g muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 6a a 6d (incluyendo el estado de energía circulante).

La Figura 7a muestra un primer estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 7b muestra un segundo estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 7c muestra un estado de energía circulante en el de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 5, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 7d muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 7a a 7b.

La Figura 7e muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 7a a 7b.

La Figura 7f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 5, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 7a a 7c (incluyendo el estado de energía circulante).

La Figura 8 muestra de manera esquemática una segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, en donde la etapa inversora (DC/AC) comprende una topología con relación de conversión 2:1 y en donde la etapa rectificadora (AC/DC) comprende una topología con relación de conversión 2:1.

La Figura 9a muestra un primer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 9b muestra un segundo estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 9c muestra un tercer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

La Figura 9d muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 9a a 9c.

La Figura 9e muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 9a a 9c.

La Figura 9f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, incluyendo un estado (segundo estado) de energía circulante.

La Figura 10a muestra un primer estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 10b muestra un segundo estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 10c muestra un tercer estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 10d muestra un cuarto estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 10e muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 10a a 10d.

La Figura 10f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 10a a 10d.

La Figura 11a muestra un primer estado de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1, según un funcionamiento alternativo al mostrado en las Figuras 10a a 10c.

La Figura 11b muestra un segundo estado de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1, según un funcionamiento alternativo al mostrado en las Figuras 10a a 10c.

La Figura 11c muestra un estado de energía circulante en el de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 8, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 11 d muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 11a a 11b.

La Figura 11 e muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 11a a 11b.

La Figura 11 f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 8, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 11a a 11b, incluyendo un estado intermedio (segundo estado) de energía circulante correspondiente a la Figura 11c.

La Figura 12 muestra de manera esquemática una tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención, en donde la etapa inversora (DC/AC) comprende una topología con relación de conversión 2:1 y en donde la etapa rectificadora (AC/DC) comprende una topología con relación de conversión 2:1 y configuración de interruptores o transistores en cascada (configuración “cell stacked”).

La Figura 13a muestra un primer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:2.

La Figura 13b muestra un segundo estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:2.

La Figura 13c muestra un tercer estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:2.

La Figura 13d muestra un cuarto estado de un primer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:2.

La Figura 13e muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 13a a 13d.

La Figura 13f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 13a a 13d.

La Figura 14a muestra un primer estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 14b muestra un segundo estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 14c muestra un tercer estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 14d muestra un cuarto estado de un segundo modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 14e muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 14a a 14d.

La Figura 14f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 14a a 14d.

La Figura 15a muestra un primer estado de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1, según un funcionamiento alternativo al mostrado en las Figuras 14a a 14d.

La Figura 15b muestra un segundo estado de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1, según un funcionamiento alternativo al mostrado en las Figuras 14a a 14d.

La Figura 15c muestra un estado de energía circulante en el de un tercer modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de la Figura 12, en donde el funcionamiento del dispositivo convertidor está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

La Figura 15d muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir los estados de funcionamiento de las Figuras 15a a 15b.

La Figura 15e muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 15a a 15b.

La Figura 15f muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, en cada uno de los estados de funcionamiento de las Figuras 15a a 15b, incluyendo un estado intermedio (segundo estado) de energía circulante correspondiente a la Figura 15c.

La Figura 16a muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir una ganancia 2:1 con estados de funcionamiento (según un cuarto modo de funcionamiento) análogos a los de las Figuras 6a a 6c.

La Figura 16b muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir una ganancia 2:1 de acuerdo con las señales de actuación de la Figura 16a.

La Figura 16c muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de la Figura 12, para producir una ganancia 2:1 de acuerdo con las señales de actuación de la Figura 16a, incluyendo un estado intermedio (segundo estado) de energía circulante.

Descripción detallada

Se procede a continuación a hacer una descripción de al menos una posible forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención.

En la Figura 1 se muestra un esquema básico de un convertidor de corriente continua (DC/DC) compuesto por un inversor (1) (primera etapa inversora DC/AC) y un rectificador (2) (segunda etapa rectificadora AC/DC). Entre el inversor (1) y el rectificador (2) existe una etapa de corriente alterna (AC) que, en la Figura 1 se ha representado mediante dos impedancias (Z1, Z2) en paralelo.

Según la presente invención, el dispositivo convertidor de corriente continua comprende una etapa intermedia de corriente alterna (AC) que a su vez comprende, en cada impedancia en paralelo, al menos un elemento capacitivo.

La Figura 2 representa de manera esquemática una posible configuración del dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención, en donde, basándose en el esquema general de la Figura 1, las impedancias Z1 y Z2 de la Figura 1 han sido sustituidas por sendos condensadores C1 y C2.

El dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención puede también incorporar, tal y como se muestra en la Figura 3, un elemento inductivo en cada impedancia (Z1, Z2) en paralelo de la etapa intermedia de corriente alterna (AC). En la Figura 3 se muestra esta configuración en donde dichos elementos capacitivos se han representado mediante sendas bobinas (L1, L2).

Asimismo, estos elementos inductivos pueden estar acoplados magnéticamente entre sí, tal y como se representa de manera esquemática en la Figura 4.

En lo que sigue, se va a hacer uso de la configuración mostrada en la Figura 3 (impedancias en paralelo de la etapa de corriente alterna (AC) comprendiendo tanto un elemento capacitivo como un elemento inductivo) para describir las posibles formas de realización del dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención.

En la Figura 5, en la Figura 8 y en la Figura 12 se muestran, respectivamente, una primera forma de realización, una segunda forma de realización y una tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención.

No obstante, el dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención admite más formas de realización, no descritas ni mostradas en las Figuras, basándose siempre en la configuración general descrita en relación con la Figura 2.

Todas las formas de realización mostradas en la Figura 5, en la Figura 8 y en la Figura 12, y descritas a continuación, comprenden un inversor (1) con relación de conversión 2:1.

Así pues, las formas de realización mostradas en la Figura 5, en la Figura 8 y en la Figura 12, y descritas a continuación, difieren entre sí en la configuración del rectificador (2).

Asimismo, en relación con cada una de las tres formas de realización descritas a continuación, se describen posibles estrategias de control de señal de sus respectivos interruptores o transistores (Q), mediante las cuales se puede lograr un funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua con diferentes valores de ganancia de tensión.

El dispositivo convertidor de corriente continua, objeto de la presente invención, puede funcionar transfiriendo energía en cualquiera de las dos posibles direcciones de transferencia de energía. Es decir, aunque en las Figuras se ha representado una fuente de tensión continua (V_dc) conectada al inversor (1) y una carga (R1) conectada al rectificador (2), dichas conexiones podrían realizarse de modo inverso, conectando la fuente de tensión continua (V_dc) al rectificador (2) y la carga (R1) al inversor (1); en este caso, y mediante las señales de control adecuadas, el rectificador (2) funcionaría como etapa inversora y el inversor (1) funcionaría como etapa rectificadora.

En cualquiera de las tres formas de realización mostradas en la Figura 5, en la Figura 8 y en la Figura 12, el inversor (1) comprende dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, y configurados para conectarse en paralelo con una fuente de tensión continua (V_dc). Así pues, estos dos condensadores de entrada (C3, C4) del inversor (1) hacen las veces de divisor de tensión capacitivo en relación con una tensión de entrada (Vin) proporcionada por la fuente de tensión continua (V_dc).

El inversor (1) también comprende una conexión a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) respectivamente a través de un primer transistor de conexión (Q1) (o primer interruptor de conexión) y a través de un segundo transistor de conexión (Q2) (o segundo interruptor de conexión).

El inversor (1) comprende también una conexión de cortocircuito, a través de un primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) (o primer interruptor de cortocircuito), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

El inversor (1) comprende también una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de entrada (C3, C4) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), respectivamente a través de un primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y un segundo transistor de división de tensión (Qdiv2).

Como puede observarse en la Figura 5, en la Figura 8 y en la Figura 12, en cualquiera de las tres formas de realización descritas, las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) del dispositivo convertidor están conectadas al rectificador (2) de manera que se invierta la polaridad de la tensión proporcionada al rectificador (2) con respecto a la tensión de entrada (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc) conectada al inversor (1).

Tal y como ya se ha introducido, en la Figura 5 se muestra de manera esquemática una primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención.

Según esta primera forma de realización, el rectificador (2) comprende un condensador de salida (C5) configurado para conectarse en paralelo con la carga (R1).

El rectificador (2) comprende un tercer transistor de conexión (Q3) (o tercer interruptor de conexión) y un cuarto transistor de conexión (Q4) (o cuarto interruptor de conexión) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) y al condensador de salida (C5).

El rectificador (2) comprende también una conexión de cortocircuito, a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) (o segundo interruptor de cortocircuito), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

Según esta primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) tiene una topología con relación de conversión 1:1.

En las Figuras 6a a 6g, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de esta primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

En la Figura 6a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Q divl) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 6a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 6a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

Por tanto, existe un aislamiento galvánico proporcionado por el dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención, entre la fuente de tensión (V_dc) y la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 6a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un primer condensador de entrada (C3) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 6a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 6b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 6b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente (cerrados) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de no conducción de corriente (abierto).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 6b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En la Figura 6c se muestra un tercer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

En este tercer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 6c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este tercer estado de funcionamiento de la Figura 6c, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este tercer estado de funcionamiento de la Figura 6c, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un segundo condensador de entrada (C4) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 6c), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 6d se muestra un estado de funcionamiento de energía circulante en donde no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1).

En este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 6d, el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este estado de funcionamiento de energía circulante mostrado en la Figura 6d, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 6d, no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), y únicamente existe una regulación o flujo de energía entre las impedancias (Z1, Z2) (que en este caso se encuentran conectadas en serie) de la etapa de corriente alterna (AC)

Por tanto, también en el estado de energía circulante existe un aislamiento galvánico proporcionado por el dispositivo convertidor de corriente continua objeto de la presente invención, entre la fuente de tensión (V_dc) y la carga (R1).

En la Figura 6e se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 6a a 6c. En los estados de conmutación de los transistores (Q) denominados S2 y S4, se produce la entrega de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En la Figura 6f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 6a a 6c.

En la Figura 6g se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4, S5) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 6a a 6d (incluyendo un estado intermedio de energía circulante (estado de conmutación S2)).

En las Figuras 7a a 7f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

En la Figura 7a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 7a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 7a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 7a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce con los dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, por lo que existe un flujo de corriente entre ambos condensadores de entrada y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 7a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), se observa un valor pico de tensión correspondiente al total de la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 7b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 7b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente (cerrados) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de no conducción de corriente (abierto).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 7b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En la Figura 7c se muestra un estado de funcionamiento de energía circulante en donde no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1).

En este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 7c, el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este estado de funcionamiento de energía circulante mostrado en la Figura 7c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 7c, no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), y únicamente existe una regulación o flujo de energía entre las impedancias (Z1, Z2) (que en este caso se encuentran conectadas en serie) de la etapa de corriente alterna (AC)

En la Figura 7d se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 7a y 7b.

En la Figura 7e se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 7a y 7b.

En la Figura 7f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4, S5) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 7a a 7c (incluyendo el estado de energía circulante (estado de conmutación S2)).

Tal y como ya se ha introducido, en la Figura 8 se muestra de manera esquemática una segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención.

Según esta segunda forma de realización, el rectificador (2) comprende dos condensadores de salida (C5, C6) conectados en serie y configurados para conectarse en paralelo con la carga (R1). Así pues, estos dos condensadores de salida (C5, C6) del rectificador (2) hacen las veces de divisor de tensión capacitivo en relación con una tensión proporcionada desde el inversor (1) a través de las impedancias (Z1, Z2) al rectificador (2).

El rectificador (2) comprende también una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de salida (C5, C6) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), respectivamente a través de un tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y un cuarto transistor de división de tensión (Qdiv4).

Al igual que en la primera forma de realización, en esta segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) comprende un tercer transistor de conexión (Q3) (o tercer interruptor de conexión) y un cuarto transistor de conexión (Q4) (o cuarto interruptor de conexión) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) (y, en este caso, a los condensadores de salida (C5, C6).

Asimismo, al igual que en la primera forma de realización, en esta segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) comprende también una conexión de cortocircuito, a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) (o segundo interruptor de cortocircuito), configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

Según esta segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) tiene una topología con relación de conversión 2:1.

En las Figuras 9a a 9f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

En la Figura 9a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 9a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 9a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 9a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un primer condensador de entrada (C3) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 9a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 9b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 9b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente (cerrados) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 9b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En la Figura 9c se muestra un tercer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

En este tercer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 9c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdvt) en estado de no conducción de corriente (abiertos) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este tercer estado de funcionamiento de la Figura 9c, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este tercer estado de funcionamiento de la Figura 9c, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un segundo condensador de entrada (C4) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 9c), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 9d se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 9a a 9c. En los estados de conmutación de los transistores (Q) denominados S2 y S4, se produce la entrega de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En la Figura 9e se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 9a a 9c.

En la Figura 9f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4, S5) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta primera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 2:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 9a a 9c (incluyendo un estado intermedio de energía circulante (estado de conmutación S2)).

En las Figuras 10a a 10f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

En la Figura 10a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 10a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 10a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 10a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un primer condensador de entrada (C3) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 10a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 10b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 10b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 10b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este segundo estado de funcionamiento de la Figura 10b, el primer condensador de salida (C5) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho primer condensador de salida (C5) tiene signo contrario (-Vin/2) a la caída de tensión impuesta (Vin/2) sobre el segundo condensador de salida (C6), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el mismo valor que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:1.

En la Figura 10c se muestra un tercer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

En este tercer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 10c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este tercer estado de funcionamiento de la Figura 10c, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este tercer estado de funcionamiento de la Figura 10c, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un segundo condensador de entrada (C4) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 10c), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 10d se muestra un cuarto estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este cuarto estado de funcionamiento mostrado en la Figura 10d, el rectificador (2) presenta el cuarto de conexión (Q4), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 10d, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 10d, el segundo condensador de salida (C6) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho segundo condensador de salida (C6) tiene signo contrario (-Vin/2) a la caída de tensión impuesta (Vin/2) sobre el primer condensador de salida (C5), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el mismo valor que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:1.

En la Figura 10e se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta segunda forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 10a a 10d.

En la Figura 10f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta segunda forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 10a a 10d.

En las Figuras 11a a 11f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la segunda forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua, alternativo al descrito con relación a las Figuras 10a a 10ef, en donde el dispositivo convertidor de corriente está también configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

En la Figura 11a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 11a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qd¡v<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qd¡v<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 11a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 11a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce con los dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, por lo que existe un flujo de corriente entre ambos condensadores de entrada y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 11a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), se observa un valor pico de tensión correspondiente al total de la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 11b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 11b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qd¡v<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 11b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En la Figura 11c se muestra un estado de funcionamiento de energía circulante en donde no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1).

En este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 11c, el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este estado de funcionamiento de energía circulante mostrado en la Figura 11c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

Así pues, en este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 11c, no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), y únicamente existe una regulación o flujo de energía entre las impedancias (Z1, Z2) (que en este caso se encuentran conectadas en serie) de la etapa de corriente alterna (AC)

En la Figura 11d se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta segunda forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 11a y 11b. En esta Figura 11d, el estado de conmutación mostrado como S3 se corresponde con el estado inicial S1.

En la Figura 11e se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta segunda forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 11a y 11b.

En la Figura 11f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta segunda forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 11a a 11c (incluyendo un estado intermedio de energía circulante (estado de conmutación S2)).

Tal y como ya se ha introducido, en la Figura 12 se muestra de manera esquemática una tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua con barrera de aislamiento capacitivo, objeto de la presente invención.

En esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador comprende una configuración de interruptores o transistores en cascada (configuración “cell stacked”).

Según esta tercera forma de realización, el rectificador (2) comprende también dos condensadores de salida (C5, C6) conectados en serie y configurados para conectarse en paralelo con la carga (R1). Así pues, estos dos condensadores de salida (C5, C6) del rectificador (2) hacen las veces de divisor de tensión capacitivo en relación con una tensión proporcionada desde el inversor (1) a través de las impedancias (Z1, Z2) al rectificador (2).

Al igual que en la primera forma de realización y la segunda forma de realización, en esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) comprende un tercer transistor de conexión (Q3) (o tercer interruptor de conexión) y un cuarto transistor de conexión (Q4) (o cuarto interruptor de conexión) configurados para conectar las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) a la carga (R1) (y, en este caso, a los condensadores de salida (C5, C6).

De manera análoga a la primera forma de realización y a la segunda forma de realización, en esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) comprende también una conexión de cortocircuito, configurada para cortocircuitar las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

No obstante, a diferencia de la primera forma de realización y de la segunda forma de realización, en esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, esta conexión de cortocircuito del rectificador (2) está realizada a través de dos transistores de cortocircuito (Qsc) conectados en serie, es decir, a través de un segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) (o segundo interruptor de cortocircuito) en serie con un tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) (o tercer interruptor de cortocircuito).

En esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) comprende también una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de salida (C5, C6) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

No obstante, a diferencia de la segunda forma de realización, en esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, esta conexión divisora de tensión no está realizada a través de un transistor o interruptor, sino que dicha conexión divisora de tensión está configurada para conectar permanentemente (cortocircuitando) el punto medio entre los dos condensadores de salida (C5, C6) con el punto medio entre el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) (o segundo interruptor de cortocircuito) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) (o tercer interruptor de cortocircuito).

Al igual que en la segunda forma de realización, también en esta tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, el rectificador (2) tiene una topología con relación de conversión 2:1.

En las Figuras 13a a 13f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 1:2.

En la Figura 13a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 13a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 13a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 13a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce con los dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, por lo que existe un flujo de corriente entre ambos condensadores de entrada y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 13a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), se observa un valor pico de tensión correspondiente al total de la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 13b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 13b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 13b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este segundo estado de funcionamiento de la Figura 13b, el segundo condensador de salida (C6) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho segundo condensador de salida (C6) tiene signo contrario (-Vin) a la caída de tensión impuesta (Vin) sobre el primer condensador de salida (C5), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el doble del valor (2*Vin) que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:2.

En la Figura 13c se muestra un tercer estado de funcionamiento, idéntico al mostrado en la Figura 13a, donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este tercer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 13c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este tercer estado de funcionamiento de la Figura 13c, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este tercer estado de funcionamiento de la Figura 13c, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce con los dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, por lo que existe un flujo de corriente entre ambos condensadores de entrada y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 13c), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), se observa un valor pico de tensión correspondiente al total de la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 13d se muestra un cuarto estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este cuarto estado de funcionamiento mostrado en la Figura 13d, el rectificador (2) presenta el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 13d, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 13d, el primer condensador de salida (C5) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho primer condensador de salida (C5) tiene signo contrario (-Vin) a la caída de tensión impuesta (Vin) sobre el segundo condensador de salida (C6), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el doble del valor (2*Vin) que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:2.

En la Figura 13e se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:2, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 13a a 13d.

En la Figura 13f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:2, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 13a a 13d.

En las Figuras 14a a 14f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente está configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

En la Figura 14a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 14a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc3) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 14a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 14a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un primer condensador de entrada (C3) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 14a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 14b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 14b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 14b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este segundo estado de funcionamiento de la Figura 14b, el segundo condensador de salida (C6) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho segundo condensador de salida (C6) tiene signo contrario (-Vin/2) a la caída de tensión impuesta (Vin/2) sobre el primer condensador de salida (C5), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el mismo valor (2*Vin/2 = Vin) que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:1.

En la Figura 14c se muestra un tercer estado de funcionamiento, donde el inversor (1) presenta el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este tercer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 14c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este tercer estado de funcionamiento de la Figura 14c, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este tercer estado de funcionamiento de la Figura 14c, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce únicamente mediante un flujo de corriente entre un segundo condensador de entrada (C4) y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 14c), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), únicamente se observa un valor pico de tensión correspondiente a la mitad de la tensión (Vin/2) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 14d se muestra un cuarto estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este cuarto estado de funcionamiento mostrado en la Figura 14d, el rectificador (2) presenta el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 14d, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En este cuarto estado de funcionamiento de la Figura 14d, el primer condensador de salida (C5) se encuentra en serie con la carga (R1) y, debido a que, en el breve lapso de tiempo de conmutación de los transistores, la caída de tensión en dicho primer condensador de salida (C5) tiene signo contrario (-Vin/2) a la caída de tensión impuesta (Vin/2) sobre el segundo condensador de salida (C6), la caída de tensión en la carga (R1) tiene el mismo valor (2*Vin/2 = Vin) que la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc). Por esta razón, con este esquema de funcionamiento, se produce una ganancia 1:1.

En la Figura 14e se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 14a a 14d.

En la Figura 14f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3, S4) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 14a a 14d.

En las Figuras 15a a 15f, se muestran respectivos esquemas del funcionamiento de la tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua, alternativo al descrito con relación a las Figuras 14a a 14ef, en donde el dispositivo convertidor de corriente está también configurado para producir una ganancia de tensión 1:1.

En la Figura 15a se muestra un primer estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente (cerrados) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

En este primer estado de funcionamiento mostrado en la Figura 15a, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este primer estado de funcionamiento de la Figura 15a, existe una transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), pero no existe ninguna transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1).

En este primer estado de funcionamiento de la Figura 15a, la transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) se produce con los dos condensadores de entrada (C3, C4) conectados en serie, por lo que existe un flujo de corriente entre ambos condensadores de entrada y las impedancias (Z1, Z2) (tal y como muestran esquemáticamente las flechas de la Figura 15a), por lo que, desde el punto de vista de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), se observa un valor pico de tensión correspondiente al total de la tensión (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc).

En la Figura 15b se muestra un segundo estado de funcionamiento donde el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este segundo estado de funcionamiento mostrado en la Figura 15b, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente (cerrados), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente (abiertos).

Así pues, en este segundo estado de funcionamiento de la Figura 15b, existe una transferencia de energía desde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) hacia la carga (R1), pero no existe ninguna transferencia de energía desde la fuente de tensión (V_dc) hacia las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).

En la Figura 15c se muestra un estado de funcionamiento de energía circulante en donde no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1).

En este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 15c, el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado).

En este estado de funcionamiento de energía circulante mostrado en la Figura 15c, el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente (abiertos), mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados).

Así pues, en este estado de funcionamiento de energía circulante de la Figura 15c, no existe ninguna transferencia neta de energía entre la fuente de tensión (V_dc) y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), o entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), y únicamente existe una regulación o flujo de energía entre las impedancias (Z1, Z2) (que en este caso se encuentran conectadas en serie) de la etapa de corriente alterna (AC)

En la Figura 15d se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 15a y 15b. En esta Figura 15d, el estado de conmutación mostrado como S3 se corresponde con el estado inicial S1.

En la Figura 15e se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 15a y 15b.

En la Figura 15f se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación (S1, S2, S3) de los interruptores o transistores (Q) del dispositivo convertidor de corriente continua, según esta tercera forma de realización, para producir una ganancia de tensión 1:1, según el funcionamiento descrito en relación con las Figuras 15a a 15c (incluyendo un estado intermedio de energía circulante (estado de conmutación S2)).

En las Figuras 16a a 16c, se muestran diagramas de señales de puerta y máquinas de estados para la tercera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con un modo de funcionamiento del dispositivo convertidor de corriente continua en donde el dispositivo convertidor de corriente continua está configurado para producir una ganancia de tensión 2:1.

Así pues, en la Figura 16a se muestra un diagrama de señales de puerta para la actuación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con la tercera forma de realización mostrada en la Figura 12, para producir una ganancia de tensión 2:1. Estos estados de funcionamiento son análogos a los descritos con relación a las Figuras 6a a 6c para la primera forma de realización del dispositivo convertidor de corriente continua.

En la Figura 16b se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con la tercera forma de realización mostrada en la Figura 12, para producir una ganancia 2:1.

Por último, en la Figura 16c se muestra una “máquina de estados” o descripción de los estados de conmutación de los interruptores o transistores del dispositivo convertidor de corriente continua, de acuerdo con la tercera forma de realización mostrada en la Figura 12, para producir una ganancia 2:1 de acuerdo con las señales de actuación de la Figura 16a, incluyendo un estado intermedio (segundo estado) de energía circulante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo, donde el dispositivo comprende un inversor (1) conectado a un rectificador (2) a través de una etapa de corriente alterna (AC) y donde el dispositivo comprende una pluralidad de transistores (Q) configurados para conmutarse mediante correspondientes señales de conmutación para permitir una transferencia de energía modulada entre una fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y una carga (R1),caracterizadopor que:

- la etapa de corriente alterna (AC) comprende al menos dos impedancias (Z1, Z2) que a su vez comprenden al menos un elemento capacitivo y un elemento inductivo, y;

<o>la energía se transfiere en primer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la al menos una impedancia (Z1), estando el rectificador (2) configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de la al menos una impedancia (Z1), y;

<o>la energía se transfiere en segundo lugar entre la al menos una impedancia (Z1) y la carga (R1), estando el inversor (1) configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de la al menos una impedancia (Z1);

donde los elementos inductivos de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) están acoplados magnéticamente;

donde el inversor (1) comprende:

- una conexión divisora de tensión configurada para conectar el punto medio entre los dos condensadores de entrada (C3, C4) a cada una de las dos impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), respectivamente a través de un primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y un segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>), y;

donde las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) del dispositivo convertidor están conectadas al rectificador (2) de manera que se invierta la polaridad de la tensión proporcionada al rectificador (2) con respecto a la tensión de entrada (Vin) aportada por la fuente de tensión (V_dc) conectada al inversor (1).

2. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 1,caracterizadopor que el rectificador (2) comprende:

3. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 2,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

a. la energía se transfiere en primer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador (2) configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

b. la energía se transfiere en segundo lugar entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), estando el inversor (1) configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de no conducción de corriente;

c. la energía se transfiere en tercer lugar entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador (2) configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente, y;

d. la energía se transfiere en cuarto lugar entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC) y la carga (R1), estando el inversor (1) configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsci) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de no conducción de corriente.

4. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 2,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de conexión (Q2) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc1), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

5. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 1,caracterizadopor que el rectificador (2) comprende:

6. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 5,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado);

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qd¡vi) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado), y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qd^) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv1) se encuentran en estado de conducción de corriente (cerrados), y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qd^) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado), y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

7. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 5,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el cuarto transistor de conexión (Q4), el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentra en estado de conducción de corriente;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente;

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) se encuentran en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el cuarto de conexión (Q4), el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de división de tensión (Qdiv<3>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de división de tensión (Qdiv<4>) se encuentran en estado de conducción de corriente.

8. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 5,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

9. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 1,caracterizadopor que el rectificador (2) comprende:

10. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 9,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de no conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de conducción de corriente;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) en estado de conducción de corriente, mientras que el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente, mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsci) se encuentra en estado de conducción de corriente, y;

■ el rectificador (2) presenta el cuarto transistor de conexión (Q4) y el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) en estado de conducción de corriente, mientras que el tercer transistor de conexión (Q3) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

11. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 9,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor (1) presenta el segundo transistor de conexión (Q2) y el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) en estado de conducción de corriente, mientras que el primer transistor de conexión (Q1), el primer transistor de cortocircuito (Qsc1) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) se encuentran en estado de no conducción de corriente, y;

12. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 9,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el inversor (1) presenta el primer transistor de conexión (Q1), el segundo transistor de conexión (Q2), el primer transistor de división de tensión (Qdiv<1>) y el segundo transistor de división de tensión (Qdiv<2>) en estado de no conducción de corriente (abiertos) mientras que el primer transistor de cortocircuito (Qsc<1>) se encuentra en estado de conducción de corriente (cerrado), y;

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente.

13. Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según la reivindicación 9,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar la transferencia de energía entre la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua y la carga (R1) según una secuencia en donde:

■ el rectificador (2) presenta el tercer transistor de conexión (Q3) y el cuarto transistor de conexión (Q4) en estado de conducción de corriente, mientras que el segundo transistor de cortocircuito (Qsc<2>) y el tercer transistor de cortocircuito (Qsc<3>) se encuentran en estado de no conducción de corriente;

14.

Dispositivo convertidor de corriente continua (DC) con barrera de aislamiento capacitivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,caracterizadopor que los transistores (Q) están configurados para conmutarse permitiendo realizar una transferencia de energía entre las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), estando el rectificador (2) configurado de tal manera que la carga (R1) se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC), y estando el inversor (1) configurado de tal manera que la fuente de tensión (V_dc) de corriente continua se encuentra aislada eléctricamente de las impedancias (Z1, Z2) de la etapa de corriente alterna (AC).