RU2849910C2 - Сетевой драйвер питания для светодиодного модуля - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия и коэффициента мощности, улучшении коэффициента формы и снижении коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, а также уменьшении кратности пускового тока устройства при заданном коэффициенте пульсации выходного тока (светового потока светодиодного модуля). Указанный технический результат достигается тем, что в сетевом драйвере питания для светодиодного модуля, содержащем высокоинтегрированный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока (1) с выводами ACN (ACIN.ACIN1), ACL (ACIN.ACIN2), HV, GND, NC (OTP.ROTP.OVP.ROVP), CS и SW (DRAIN), выводы ACN (ACIN.ACIN1), ACL (ACIN.ACIN2) подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль (2), вывод HV соединен с выводом GND через конденсатор (3), имеющий емкость C₁, а выводы NC (OTP.ROTP.OVP.ROVP) и CS присоединены к выводу GND, соответственно, через резистор (4) и второй резистор (5). Между выводами HV и SW (DRAIN) включена последовательная цепь из дросселя (6), выходных выводов драйвера и второго дросселя (7). Выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором (8), имеющим емкость С₂, и третьим резистором (9). Емкости конденсатора 3 и второго конденсатора 8 связаны соотношением C₁ С₂ ^1/3=к С, где к - безразмерный нормирующий коэффициент, принимающий численные значения от 0,7 до 2,1, а С - размерная константа с численным значением 2,22. В сетевом драйвере питания для светодиодного модуля дроссель 6 и второй дроссель 7 могут быть выполнены магнитосвязанными. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании новых энергоэффективных источников питания (драйверов) для светодиодных ламп, а также других типов устройств электроснабжения знакопостоянного тока малой и средней мощности различных потребителей с емкостными фильтрами и нагрузками емкостного характера от сети переменного тока. Изобретение направлено на оптимизацию и увеличение коэффициентов полезного действия и мощности драйверов (источников питания) светодиодных модулей или отдельных (единичных) светодиодов и светодиодных матриц, а также на улучшение коэффициента формы, снижение коэффициента гармоник потребляемого от сети тока и кратности тока запуска.

Известен сетевой драйвер питания для светодиодного модуля, содержащий высоко-интегрированный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока с двумя выводами ACIN, выводами HV, GND, OTP, CS и DRAIN, выводы ACIN подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль, вывод HV соединен с выводом GND через конденсатор, имеющий емкость C₁, а выводы OTP и CS присоединены к выводу GND, соответственно, через резистор и второй резистор, между выводами HV и DRAIN включена последовательная цепь из выходных выводов драйвера и дросселя, выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором, имеющим емкость С₂ (KP1077XWP Non-isolated QR Buck LED Power Switch with External OTP. https://www.ki-wiinst.com).

Аналогичное схемотехническое решение имеют неизолированные сетевые драйверы с использованием высокоинтегрированных цифроаналоговых импульсных контроллеров постоянного тока серий KP1059, KP1070XQWPA, KP1075, KP1076, KP1079, KP1199X, KP1271, KP1272, KP1276XF (и других данного производителя Kiwi Instruments Corp.). Термин «высокоинтегрированный» означает наличие встроенного в корпус однофазного моста на диодах. Возможность и необходимость встраивания силового моста (повышения уровня интеграции), а также дополнительно элементов пассивных корректоров коэффициента мощности была высказана заявителем в 2008 году. Однако элементы пассивных корректоров коэффициента мощности до настоящего времени не устанавливаются в корпуса интегральных цифроаналоговых импульсных контроллеров. Обозначения некоторых выводов одинакового назначения высокоинтегрированных цифроаналоговых импульсных контроллеров у разных производителей могут отличаться, что не изменяет принципа их функционирования и типовой схемотехнической реализации драйвера. Отличия в схемотехнической реализации (например, наличие и отсутствие резистора, второго конденсатора, третьего резистора, шунтирующего второй конденсатор в схеме включения контроллера) являются несущественными и не изменяют принципа работы «прямоходового однотактного» понижающего ШИМ-конвертора с квазирезонансной коммутацией на интегральной полевой транзисторной структуре. С использованием рассмотренных контроллеров реализуются также и варианты изолированных сетевых драйверов (нагрузочная цепь подключается через развязывающий согласующий трансформатор). Индуктивность развязывающего трансформатора может дополнительно выполнять и функцию ограничивающего ток дросселя. На выводы ACIN (соединены с входами переменного тока встроенного диодного моста) подается сетевое переменное напряжение через защитный модуль. Выводы ACIN могут иметь, в частности, обозначения ACIN1, ACIN2, ACN, ACL для разных типов контроллеров одного или разных производителей. Выходы положительного и отрицательного потенциалов однофазного моста, соответственно, соединены с выводами HV и GND контроллера. Вывод HV может иметь обозначение VIN. Вывод OTP служит для подключения резистора задания максимальной температуры интегральной структуры контроллера. Указанный вывод может иметь обозначения ROTP, OVP или ROVP (задание предельного уровня напряжения на выходных выводах драйвера), и NC (не подключаемый, свободный вывод для контроллеров с встроенными задатчиками температуры и выходного напряжения). К выводу CS подключается второй резистор задания амплитудного значения импульса тока через нагрузочную цепь (цепь дросселя). К выводу DRAIN в типовых схемах устройства всех выпускаемых контроллеров разных производителей подключается ограничивающий дроссель. Вывод DRAIN может иметь обозначение SW. Защитный модуль представляет собой обычный или полупроводниковый (самовосстанавливающийся) предохранитель, либо узел с дополнительными индуктивными и емкостными элементами, включенными по любым известным Г, Т, П- образным схемам, обеспечивающим электромагнитную совместимость драйвера с питающей сетью. Конденсатор и второй конденсатор служат для сглаживания знакопостоянных напряжений на выходе моста и выходных выводах драйвера. Величины их емкостей, соответственно, C₁ и С₂ влияют на значения коэффициентов полезного действия, мощности и пульсации выходного тока, а также совместимость с питающей сетью и нагрузкой. Величины емкостей C₁, С₂ должны обеспечивать максимально возможные значения коэффициентов мощности и полезного действия, и минимальный (или разрешенный) коэффициент пульсаций выходного тока для требуемого диапазона допустимого изменения входного (сетевого) напряжения при заданном выходном напряжении на светодиодном модуле. При этом необходимо всегда стремиться к использованию конденсаторов минимальной возможной (допустимой) емкости и минимальному их рабочему напряжению. Таким образом, значения емкостей C₁ и С₂ должны быть минимально достаточными для обеспечения высоких значений коэффициентов полезного действия и мощности, и допустимых значений коэффициента пульсации выходного тока. Увеличение емкости конденсатора C₁ приводит к снижению коэффициентов мощности и пульсаций. Увеличение емкости C₂ может обеспечивать снижение коэффициента пульсаций выходного тока драйвера, но привести к снижению коэффициента полезного действия устройства. Как правило второй конденсатор в типовых решениях не оптимизируется и его емкость С₂ составляет от 0,001 до 1 мкФ. Следует учитывать конструкцию светодиодного модуля (нагрузки), который в определенных условиях может обладать собственной емкостью и индуктивностью.

Недостатком известного сетевого драйвера питания для светодиодного модуля является сравнительно низкие коэффициент полезного действия и мощности, высокие коэффициент формы, коэффициент гармоник потребляемого от сети тока и высокая кратность тока запуска. Обычно в сетевых драйверах (230 В, 50 Гц) на мощность в несколько Ватт (десятков Ватт) для светодиодных модулей емкость C₁ составляет 3…15 мкФ, емкость C₂ - 0,01…1,0 мкФ. Коэффициент полезного действия драйвера может быть от 80 до 90%, коэффициент мощности - 0,5…0,6. При этом коэффициент формы и кратность (бросок тока при запуске устройства, обусловленный зарядом емкости C₁) входного тока завышены, а коэффициент гармоник потребляемого от сети тока может быть более 135%.

Известен сетевой драйвер питания для светодиодного модуля, содержащий высоко-интегрированный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока с выводами ACIN1, ACIN2, VIN, GND, NC, CS и DRAIN, выводы ACIN1, ACIN2 подключены к входным выводам драйвера, вывод VIN соединен с выводом GND через конденсатор, имеющий емкость C₁, вывод NC разомкнут, резистор отсутствует или имеет большое сопротивление, а вывод CS присоединен к выводу GND через второй резистор, между выводами VIN и DRAIN включена последовательная цепь из выходных выводов драйвера и дросселя, выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором, имеющим емкость С₂ и третьим резистором (JWB1992N Non-isolated Buck LED Driver Regulator. https://en.publicxin.com>product/108.html).

Достоинством контроллера JWB1992N является высокое качество встроенного отсекающего диода, шунтирующего встречно клеммы выводов VIN и DRAIN, позволяющее в некоторых типоисполнениях значительно уменьшить величину емкости С₂ второго конденсатора, либо исключить его совсем (драйверы для линейных светодиодных ламп). Контроллер серийно производится компанией JoulWatt technology Inc. Третий резистор в устройстве служит для разряда емкости С₂ второго конденсатора, и при отсутствии последнего также может быть исключен из схемы. Схемотехническое решение упрощается, а коэффициент полезного действия и надежность работы могут возрасти. Распределенная емкость светодиодного модуля является при этом достаточной для компенсации отсутствия емкости С₂. Третий резистор не является обязательным элементом схемы драйвера, если устройство не разбираемое и не ремонтируемое. Его наличие может уменьшать коэффициент полезного действия драйвера.

Недостатком известного сетевого драйвера питания для светодиодного модуля является сравнительно низкие коэффициент полезного действия и мощности, высокие коэффициент формы, коэффициент гармоник потребляемого от сети тока и высокая кратность тока запуска. Обычно в сетевых драйверах (230 В, 50 Гц) на мощность в несколько Ватт (десятков Ватт) для светодиодных модулей емкость C₁ составляет 3…15 мкФ, емкость С₂ - 10 нФ. Коэффициент полезного действия драйвера может быть от 85 до 90%, коэффициент мощности - 0,53…0,56. При этом коэффициент формы и кратность (бросок тока при запуске устройства) входного тока завышены, а коэффициент гармоник может быть равен 130…135%.

Известен сетевой драйвер питания для светодиодного модуля, содержащий высоко-интегрированный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока с выводами ACN, ACL, HV, GND, NC, CS и SW, выводы ACN, ACL подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль, вывод HV соединен с выводом GND через конденсатор, имеющий емкость C₁, вывод NC разомкнут, резистор отсутствует или имеет большое сопротивление, вывод CS присоединен к выводу GND через второй резистор, между выводами HV и SW включена последовательная цепь из выходных выводов драйвера и дросселя, выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором, имеющим емкость С2, и третьим резистором (Интегрированный неизолированный понижающий светодиодный драйвер постоянного тока РТ4557. https://www.crpowtech.com).

Контроллер РТ4557 серийно выпускается компанией CrpowTech Inc. Достоинством контроллера является высокое качество выходного силового каскада на полевой структуре, обеспечивающее повышенный коэффициент полезного действия устройств на его основе и возможность оптимизации параметров элементов для повышения основных показателей качества сетевых драйверов.

Известный сетевой драйвер питания для светодиодного модуля является наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбран в качестве прототипа.

Недостатком известного сетевого драйвера питания для светодиодного модуля является сравнительно низкие коэффициент полезного действия и мощности, высокие коэффициент формы, коэффициент гармоник потребляемого от сети тока и высокая кратность тока запуска. Как правило в сетевых драйверах (сеть 230 В, 50 Гц) на мощность в несколько Ватт (десятков Ватт) для светодиодных модулей емкость C₁ составляет 4,7…15 мкФ, емкость С₂ - 1 нФ. Коэффициент полезного действия драйвера может быть от 85 до 90%, коэффициент мощности - 0,53…0,56. При этом коэффициент формы и кратность (бросок тока при запуске устройства) входного тока завышены, а коэффициент гармоник может быть равен 130…138%. Конструктивным недостатком драйвера, снижающим коэффициент полезного действия серийных устройств, является в том числе не оптимальная конструкция дросселя и типовая схема его включения, а также относительно большие значения емкости C₁ конденсатора, что и приводит к ухудшению энергетических характеристик и электромагнитной совместимости устройства с питающей сетью.

Изобретение направлено на решение задачи повышения энергетической эффективности устройства (коэффициент эффективности - одна сотая часть от произведения коэффициента полезного действия на коэффициент мощности системы электропитания) при сохранении оптимальных характеристик по электромагнитной совместимости и пульсаций выходного тока драйвера (светового потока светодиодного модуля), что является целью изобретения. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия и коэффициента мощности, улучшении коэффициента формы и снижении коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, а также уменьшении кратности пускового тока устройства при заданном коэффициенте пульсации выходного тока (светового потока светодиодного модуля).

Указанная цель и технический результат достигаются тем, что в сетевом драйвере питания для светодиодного модуля, содержащем высокоинтегрированный цифроаналого-вый импульсный контроллер постоянного тока с выводами ACN(ACIN.ACIN1), ACL(ACIN.ACIN2), HV(VIN), GND, NC(OTP.ROTP.OVP.ROVP), CS и SW(DRAIN), выводы ACN(ACIN.ACIN1), ACL(ACIN.ACIN2) подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль, вывод HV(VIN) соединен с выводом GND через конденсатор, имеющий емкость C₁, а выводы NC(OTP.ROTP.OVP.ROVP) и CS присоединены к выводу GND, соответственно, через резистор и второй резистор, между выводами HV и SW(DRAIN) включена последовательная цепь из дросселя, выходных выводов драйвера и второго дросселя, выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором, имеющим емкость С₂, и третьим резистором, емкости конденсатора и второго конденсатора связаны соотношением C₁ С₂ ^1/3 = к С, где к - безразмерный нормирующий коэффициент, принимающий численные значения от 0,7 до 2,1, а С - размерная константа с численным значением 2,22, при этом дроссель и второй дроссель могут быть выполнены магнитосвязанными.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является оптимизация предельного коэффициента эффективности устройств на основе высокоинтегрированных цифроаналоговых импульсных контроллеров постоянного тока, повышение их коэффициента полезного действия до 91…95%, коэффициента мощности до 0,97…0,98, улучшение коэффициента формы, снижения уровня гармоник потребляемого от сети тока до 12…14% и кратности пускового тока более, чем в два раза, при коэффициенте пульсаций светового потока 1…5%, за счет изменения принципа оптимизации параметров и функционирования устройства, улучшения технических характеристик и возможных вариантов их конструктивного исполнения, коррекции схемы включения, улучшения параметров, разделения дросселей. Устройства с заявляемыми принципами выполнения и оптимизации параметров имеют низкий уровень радиопомех и излучений, обладают улучшенным коэффициентом формы потребляемого от сети тока и сравнительно низким коэффициентом гармоник потребляемого тока (>14%), обеспечивают малые броски (кратность) пускового тока. Кратности токов запуска существенно снижаются (при одинаковых, сравнимых параметрах и условиях), а также могут быть уменьшены амплитуды входных рабочих токов. Снижается на 50…60% уровень эффективного потребляемого устройством от сети тока (при выполнении на заданную мощность) и коммутационные потери в силовых элементах, в частности, в диодах встроенного в контроллер силового моста. Емкости и максимальные значения напряжений на конденсаторах могут уменьшены, что дополнительно повышает надежность работы драйверов.

Повышение коэффициентов полезного действия и коэффициента мощности (коэффициента эффективности), оптимизация коэффициента формы потребляемого тока устройств, снижение коэффициента гармоник потребляемого от сети тока, уменьшение кратности пускового тока и снижение амплитуд и эффективного рабочего тока, повышение надежности работы систем электроснабжения и электропитания (драйверов) светодиодных модулей обусловлено новыми принципами устройства и новой конструкцией, новой электрической схемой, оптимизацией параметров элементов, новыми элементами и связями, то есть, отличительными признаками изобретения. Таким образом, отличительные признаки заявляемого сетевого драйвера питания для светодиодного модуля являются существенными.

На фигуре приведена типовая электрическая схема сетевого драйвера питания для светодиодного модуля на основе высокоинтегрированного цифроаналогового импульсного контроллера постоянного тока.

Сетевой драйвер питания для светодиодного модуля, содержит высокоинтегриро-ванный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока (1) с выводами ACN(ACIN.ACIN1), ACL(ACIN.ACIN2), HV(VIN), GND, NC(OTP.ROTP. OVP.ROVP), CS и SW(DRAIN), выводы ACN(ACIN.ACIN1), ACL(ACIN.ACIN2) подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль (2), вывод HV(VIN) соединен с выводом GND через конденсатор (3), имеющий емкость C₁, а выводы NC(OTP.ROTP.OVP.ROVP) и CS присоединены к выводу GND, соответственно, через резистор (4) и второй резистор (5), между выводами HV(VIN) и SW(DRAIN) включена последовательная цепь из дросселя (6), выходных выводов драйвера и второго дросселя (7), выходные выводы драйвера за-шунтированы вторым конденсатором (8), имеющим емкость С₂, и третьим резистором (9), емкости конденсатора 3 и второго конденсатора 8 связаны соотношением C₁ С₂ ^1/3 = к С, где к - безразмерный нормирующий коэффициент, принимающий численные значения от 0,7 до 2,1, а С - размерная константа с численным значением 2,22. В сетевом драйвере питания для светодиодного модуля дроссель 6 и второй дроссель 7 могут быть выполнены магнитосвязанными.

Нормировка (коэффициент к) учитывает технологический разброс характеристик контроллеров и различие в величинах емкостей стандартных рядов емкостей и рабочих напряжений серийно выпускаемых конденсаторов. В частности, для импульсных электролитических конденсаторов (которые широко используются в серийных устройствах рассматриваемой области техники) стандартный ряд емкостей может быть следующим: 1,0; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 и 10… мкФ. Величины емкостей конденсаторов C₁ и С₂ должны выбираться из условия минимальной достаточности. Однако наличие стандартных рядов корректирует принцип выбора необходимой емкости. В реальном устройстве используется ближайшая в ряду большая емкость, чем минимально достаточная для обеспечения требуемых качественных параметров драйвера. Например, если необходимая (минимальная) емкость с учетом допуска составляет 18 мкФ, то устанавливается ближайшая в ряду большая (конденсатор, рассчитанный на соответствующее рабочее напряжение) емкость - 22 мкФ.

Сетевой драйвер питания для светодиодного модуля в установившемся режиме работает следующим образом. Переменное напряжение сети подается на входные выводы драйвера и через защитный модуль 2 поступает на входы ACN, ACL цифроаналогового импульсного контроллера 1 постоянного тока. Напряжение сети преобразуется (выпрямляется) встроенным в контроллер 1 однофазным диодным выпрямителем в знакопостоянное напряжение, имеющее пульсацию фиксированной частоты, равную удвоенной частоте питающей сети. Напряжение фильтруется (сглаживается) конденсатором 3, шунтирующим выходные выводы выпрямителя (HV, GND). Выходной полевой транзистор контроллера 1 переключается (критически непрерывный режим работы) с частотой, определяемой величинами индуктивности дросселей 6, 7, заданным током и напряжением на конденсат торах 3, 8. При этом через выходные выводы (+ и -) драйвера (и через светодиодный модуль) протекает знакопостоянный ток с заданным величиной второго резистора 5 постоянным (средним) значением по цепи: HV - 6 - (8, 9, + -) - 7 - SW. Уменьшение величины сопротивления второго резистора 5 приводит к росту выходного тока драйвера, и наоборот (увеличение сопротивления приводит к снижению выходного тока). Резистор 4, подключаемый к выводу NC(OTP.ROTP.OVP.ROVP) контроллера 1, задает величину температуры нагрева контроллера 1 или уровня выходного напряжения. Резистор 4 может отсутствовать в устройстве. При этом соответствующие величины параметров задаются внутренними задатчиками самого контроллера 1. Второй конденсатор 8 обеспечивает сглаживание напряжения на светодиодном модуле (нагрузке) и может ограничивать импульсы перенапряжений на выводах HV и SW контроллера 1. Третий резистор 9 предназначен для разряда емкости второго конденсатора 8 при отключении драйвера от сети. Третий резистор 9 также может отсутствовать в устройстве, если отсутствует доступ к элементом драйвера, находящимся под напряжением, или устройство является неремонтируемым и неразборным. В последнем случае и защитный модуль 2 является избыточным элементом драйвера и может быть исключен из его структуры. Разделение общей индуктивности выходной цепи драйвера на две части, включение дросселя 6 в цепь вывода HV контроллера 1, установка в устройство второго дросселя 7 позволяет существенно снизить суммарные электрические потери в устройстве (может быть уменьшена длина проводников, снижен нагрев элементов дросселей и требования к изоляции). Выполнение дросселей 6, 7 магнитосвязанными позволяет уменьшить число витков обмоток и дополнительно снизить электрические потери. Минимальное значение емкости C₂ второго конденсатора 8 определяется из выражения: С₂=π L I³/(U W), где π=3,14; L - сумма индуктивностей дросселей 6, 7; I - ток светодиодного модуля; U - напряжение на светодиодном модуле (выходное напряжение драйвера); W - полная мощность на входе драйвера. Индуктивность L, ток I и напряжение U на светодиодном модуле определяются из паспортных данных на контроллер и требований конструкции устройства. Например, для светодиодов с номинальным током 65 мА, при напряжении на одном светодиоде (для номинального тока) 3,1 В, напряжение на светодиодном модуле при последовательном соединении 42 светодиодов составит 130 В. Индуктивность дросселей 6, 7 и рабочий ток задают частоту работы контроллера, которая не должна превышать паспортное значение (около 100 кГц). Суммарная индуктивность дросселей 6, 7 драйвера выбрана равной 2,2 мГн. Минимальная расчетная емкость С₂ второго конденсатора 8 при W=16,5 ВА (коэффициент полезного действия драйвера 90%, коэффициент мощности 0,57) равна С₂=88,44 нФ. Выбираем значение большей емкости, соответствующее стандартному ряду и составляющее 0,1 мкФ. Определяем расчетную емкость C₁ конденсатора 3 из выражения: C₁ С₂ ^1/3=к С. Расчетная емкость C₁ равна C₁=4,78 мкФ. Нормировка (величина к) дает значение емкости C₁ от 3,346 до 10,038 мкФ. С учетом завышения расчетного значения емкости С₂ второго конденсатора 8 и по критерию оптимизации выбираем емкость C₁ конденсатора 3 из стандартного ряда равной 4,7 мкФ. Аналогично для стандартных рядов емкостей определены значения параметров для пределов изменения коэффициента полезного действия от 90 до 94% и коэффициента мощности от 0,55 до 0,97. Данные представлены в таблице.

Коэффициент гармоник потребляемого от сети тока снижается от 135% до 12%, а кратность тока запуска уменьшается в 15 раз, что подтверждают и результаты экспериментального исследования. Повышение коэффициента мощности (таблица) до 0,97 приводит к значительному увеличению емкости С₂ второго конденсатора 8. Однако второй конденсатор 8 работает при напряжении существенно более низком, равном напряжению на светодиодном модуле (для конкретного технического решения 130 В). Приемлемые значения емкостей конденсаторов 3 и 8 при сохранении работоспособности и высоких технических характеристик драйвера, в том числе, низкого коэффициента пульсаций тока (и светового потока светодиодного модуля) в пределах 3%, будут для любого численного значения нормирующего коэффициента к от 0,7 до 2,1.

По сравнению с прототипом существенно повышается коэффициент полезного действия устройств на основе высокоинтегрированных цифроаналоговых импульсных контроллеров постоянного тока, коэффициент мощности, улучшается коэффициент формы и снижается коэффициент гармоник потребляемого от питающей сети тока, уменьшается кратность пускового тока. По сравнению с известными техническими решениями и прототипом может быть выполнена оптимизация предельного коэффициента эффективности сетевого драйвера питания для светодиодного модуля. Для некоторых типоисполнений повышение их коэффициента полезного действия возможно на 3…5%, коэффициента мощности на 8…10%, снижение уровня гармоник потребляемого от сети тока - в 10 раз (до 12…14%) и кратности пускового тока от 2 до 15 раз (при коэффициенте пульсаций светового потока 1…5%) за счет изменения принципа оптимизации параметров и функционирования устройства, улучшения технических характеристик и возможных вариантов их конструктивного исполнения, коррекции схемы включения, улучшения параметров, разделения дросселей, выполнения их магнитосвязанными. Устройства с заявляемыми принципами реализации и оптимизации параметров элементов (и конструкции) имеют сравнительно низкий уровень радиопомех и излучений, и при этом обладают улучшенным коэффициентом формы потребляемого от сети тока и низким коэффициентом гармоник потребляемого тока (>14%), обеспечивают малые броски (кратность) пускового тока. Кратности токов запуска существенно снижаются (при одинаковых, сравнимых параметрах и условиях), а также могут быть уменьшены амплитуды входных рабочих токов. Снижается на 50…60% уровень эффективного потребляемого устройством от сети тока (при выполнении на заданную мощность) и коммутационные потери в силовых элементах, в частности, в диодах встроенного в контроллер силового моста. Емкости и максимальные значения напряжений на конденсаторах могут уменьшены, что дополнительно повышает надежность работы драйверов.

Реализация возможности подключение дросселя к выводу HV(VIN) для некоторых типоисполнений позволяет улучшить технологичность конструкции и обеспечить более эффективное снижение коммутационных перенапряжений, реализацию защиты, а также улучшение электромагнитной совместимости драйвера с питающей сетью и нагрузкой. При этом использование только одного дросселя, подключенного к выводу HV(VIN) контроллера, также представляет собой вариант нового схемотехнического решения и использования изобретения. При этом может быть повышена надежность работы сетевых драйверов с цифроаналоговыми импульсными контроллерами постоянного тока рассмотренного типа.

По сравнению с прототипом (дополнительно) возможно снижение цены изделий на основе высокоинтегрированных цифроаналоговых импульсных контроллеров постоянного тока за счет снижения стоимости комплектующих изделий и материалов, повышения технологичности, снижения временных затрат при разработках новых устройств.

Claims (2)

1. Сетевой драйвер питания для светодиодного модуля, содержащий высокоинтегрированный цифроаналоговый импульсный контроллер постоянного тока с выводами ACN (ACIN.ACIN1), ACL (ACIN.ACIN2), HV, GND, NC (OTP.ROTP.OVP.ROVP), CS и SW (DRAIN), выводы ACN (ACIN.ACIN1), ACL (ACIN.ACIN2) подключены к входным выводам драйвера через защитный модуль, вывод HV соединен с выводом GND через конденсатор, имеющий емкость C₁, а выводы NC (OTP.ROTP.OVP.ROVP) и CS присоединены к выводу GND, соответственно, через резистор и второй резистор, между выводами HV и SW (DRAIN) включена последовательная цепь из дросселя, выходных выводов драйвера и второго дросселя, выходные выводы драйвера зашунтированы вторым конденсатором, имеющим емкость С₂, и третьим резистором, емкости конденсатора и второго конденсатора связаны соотношением C₁ С₂ ^1/3=к С, где к - безразмерный нормирующий коэффициент, принимающий численные значения от 0,7 до 2,1, а С - размерная константа с численным значением 2,22.

2. Сетевой драйвер питания для светодиодного модуля по п. 1, отличающийся тем, что дроссель и второй дроссель выполнены магнитосвязанными.