ITPN980012A1

ITPN980012A1 - Alimentatore elettrico perfezionato

Info

Publication number: ITPN980012A1
Authority: IT
Inventors: Dario Muzzolini
Original assignee: Zeltron Spa
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1999-08-16
Also published as: IT1305660B1; EP0936725A1

Description

Descrizione

del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“ALIMENTATORE ELETTRICO PERFEZIONATO”

L’invenzione riguarda un alimentatore elettrico perfezionato di tipo “switching off/line” (a commutazione direttamente alimentato dalla rete).

Sono noti alimentatori con topologia “flyback” che utilizzano interruttori TOPSwitch

che sono sostanzialmente dei convertitori autopolarizzati e protetti, atti a controllare linearmente il proprio ciclo operativo rispetto alla corrente di entrata.

Questi alimentatori, a parità di affidabilità, sono meno costosi rispetto ad altre soluzioni che impiegano MOSFET discreti o commutatori auto-oscillanti. Essi vengono utilizzati in particolare con tensioni di alimentazione da 110 a 230 V in corrente alternata e da 0 a 4 W; comunque, ne esistono con caratteristiche diverse in funzione delle varie esigenze di impiego. La loro elevata efficienza è ottenuta grazie all’utilizzo di CMOS e all’integrazione del maggior numero possibile di funzioni.

Tuttavia, essi richiedono un controllo a retroazione pilotato dalla corrente entrante per poter svolgere correttamente le loro funzioni. Il circuito di controllo non permette, però, di ottenere direttamente tensioni di uscita sufficientemente stabili e precise (ad esempio 5V necessari per alimentare circuiti logici digitali, quali microprocessori). Pertanto, essi sono poco adatti per determinati impieghi, ad esempio nei circuiti di comando e controllo di apparecchi elettrodomestici.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un alimentatore elettrico a commutazione direttamente alimentato dalla rete, tale da consentire l’ottenimento di una tensióne di uscita che sia sicuramente stabilizzata entro le tolleranze richieste. Tale tensione è negativa e volutamente riferita ad una fase della linea di alimentazione in corrente alternata, per permettere il pilotaggio di interruttori di potenza, tipo triac, nei quadranti di massima sensibilità.

Il perfezionamento consiste nell’ inserire nel circuito di controllo del convertitore un generatore di corrente che è collegato alla tensione di uscita positiva e che è controllato da un amplificatore di errore collegato alla tensione negativa di uscita dell’alimentatore.

La nuova soluzione rende inoltre disponibile una tensione positiva non direttamente regolata che, sommata a quella negativa, consente di alimentare carichi a tensione superiore pure sufficientemente stabilizzata.

Caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 mostra lo schema a blocchi di un alimentatore secondo lo stato della tecnica;

- la Figura 2 mostra lo schema a blocchi di un alimentatore a commutazione direttamente alimentato dalla rete secondo la presente invenzione; e

- la Figura 3 mostra in dettaglio il circuito dell’alimentatore di Figura 2.

Un alimentatore a commutazione direttamente alimentato dalla rete elettrica è sostanzialmente costituito (Fig. 1) da un rettificatore di entrata con filtro 10, da un trasformatore 11, da un rettificatore di uscita con filtro 12 e da un convertitore 13. Il rettificatore 10 riceve dalla rete corrente alternata e invia al trasformatore 11 corrente continua, che viene portata alla tensione voluta in base al segnale che viene fornito al trasformatore dal convertitore 13. La corrente continua uscente dal trasformatore 11 viene inviata al rettificatore 12, dal quale esce una corrente continua ad una tensione di uscita positiva Vout+. Il convertitore 13 è controllato a retroazione dalla corrente di uscita Vout+.

Un alimentatore del genere, come già detto, non permette di ottenere direttamente tensioni di uscita sufficientemente stabili e precise.

L’alimentatore secondo l’invenzione (Fig. 2) comprende sempre un rettificatore di entrata con filtro 10, un trasformatore 11, un rettificatore di uscita con filtro 12 ed un convertitore 13, collegato fra la rete e il trasformatore 11. Il perfezionamento, rispetto allo stato della tecnica, consiste nell’ estrarre dal rettificatore di uscita 12 una tensione positiva Vout+ e una tensione negativa Voute nell’inserimento nel circuito di regolazione di un generatore di corrente 20, che è connesso alla tensione positiva di uscita e che è pilotato da un amplificatore di errore 21, che è connesso alla tensione negativa di uscita.

Lo schema circuitale dell’ alimentatore secondo l’invenzione (Fig. 3) mostra in dettaglio gli elementi che compongono il rettificatore di corrente di entrata 10, il trasformatore di tensione 11 e il rettificatore di corrente di uscita 12. Inoltre, vengono indicati anche un filtro di rete 30, un limitatore di tensione 31 e un filtro 32 del circuito di regolazione, che sono normalmente presenti nel circuito dell’alimentatore.

Il generatore di corrente 20 e l’amplificatore di errore 21 sono circuiti noti in sé, ma qui usati in modo da perfezionare il circuito di regolazione dell’amplificatore per ottenere da quest’ultimo una tensione di uscita negativa Vout- direttamente stabilizzata ed una tensione di uscita positiva Vout+ non direttamente stabilizzata. In particolare, l’amplificatore di errore 21 comprende un circuito integrato 40 con un diodo Zener programmabile di precisione, dal cui catodo esce il segnale di pilotaggio per il generatore di corrente 20. Inoltre, il generatore di corrente 20 è collegato al terminale di controllo del convertitore 13 tramite un diodo di avviamento 41. Tale diodo 41 impedisce che all’avviamento la corrente prelevata dal convertitore 13 attraverso il trasformatore 11 venga dispersa verso il generatore 20.

L’alimentatore secondo l’invenzione, dotato del circuito di controllo descritto, permette di ottenere una tensione di uscita negativa Vout- a -5V, stabilizzata entro le tolleranze desiderate. Questa tensione è negativa ed è volutamente riferita ad una fase della linea di alimentazione in corrente alternata, in modo da consentire di ottimizzare il pilotaggio di componenti eletronici di potenza, quali triac. L’alimentatore, inoltre, fornisce una tensione di uscita positiva Vout+ di 8V non diretamente regolata. Questa tensione di uscita positiva di 8 V può essere sommata alla tensione di uscita negativa di 5V in modo da consentire l’alimentazione di carichi a 13V. Poiché la corrente del carico a 13 V circola anche nella sezione a 5V stabilizzata, l’accoppiamento tra le due sezioni del circuito risulta migliorato con conseguente aumento della stabilizzazione anche della tensione a 13 V nei confronti di variazioni del carico elettrico,

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Alimentatore elettrico a commutazione direttamente alimentato dalla rete, atto a produrre una tensione stabilizzata per alimentare un circuito logico digitale, quale un microprocessore per il controllo di interruttori di potenza, comprendente un rettificatore di entrata (10), un trasformatore (11) e un rettificatore di uscita (12), detto trasformatore essendo controllato da un convertitore (13) con circuito di regolazione a retroazione, alimentatore caratterizzato dal fatto che il circuito di regolazione di detto convertitore (13) comprende un generatore di corrente (20), che è connesso alla tensione positiva di uscita (Vout+) e che è pilotato da un amplificatore di errore (21), che è connesso alla tensione negativa di uscita (Vout-).
2. Alimentatore elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra detto generatore di corrente (20) e detto convertitore (13) è inserito un diodo di avviamento (41).
3. Alimentatore elettrico secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dai fatto che il terminale della tensione negativa di uscita (Vout-) e il terminale della tensione positiva di uscita (Vout+) sono atti ad essere collegati a carichi che richiedono una tensione stabilizzata pari alla somma delle due tensioni di uscita.