IT201600125021A1

IT201600125021A1 - POWER SUPPLY

Info

Publication number: IT201600125021A1
Application number: IT102016000125021A
Authority: IT
Inventors: Luigi Mandolini; Emanuele Pellegrini
Original assignee: Mac Srl
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-12

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

“ALIMENTATORE ELETTRICO” "POWER SUPPLY"

di MAC S.R.L. of MAC S.R.L.

di nazionalità italiana of Italian nationality

con sede: VIA XX SETTEMBRE, 21 with registered office: VIA XX SETTEMBRE, 21

RECANATI (MC) RECANATI (MC)

Inventori: MANDOLINI Luigi, PELLEGRINI Emanuele Inventors: Luigi MANDOLINI, Emanuele PELLEGRINI

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La presente invenzione è relativa ad un alimentatore elettrico collegabile ad una sorgente di tensione AC per alimentare un carico elettrico funzionate a tensione DC. The present invention relates to an electric power supply which can be connected to an AC voltage source to power an electrical load operated at DC voltage.

In particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva applicazione, nella alimentazione da rete elettrica di sorgenti di luce di tipo LED, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. In particular, the present invention finds an advantageous, but not exclusive application, in the power supply of LED light sources from the electrical network, to which the following description will make explicit reference without thereby losing generality.

Per gli impianti di illuminazione odierni, specialmente quelli da esterno, vengono richieste prestazioni molto elevate in termini di vita attesa, ad esempio tra 50.000 e 100.000 ore di funzionamento. Gli impianti di illuminazione più recenti comprendono sorgenti luminose costituite da una pluralità di LED e uno o più alimentatori per trasformare la tensione AC della rete elettrica in una tensione DC adatta ad alimentare i LED. I disturbi e le sovratensioni elettriche For today's lighting systems, especially outdoor ones, very high performance is required in terms of expected life, for example between 50,000 and 100,000 hours of operation. The most recent lighting systems include light sources consisting of a plurality of LEDs and one or more power supplies for transforming the AC voltage of the electrical network into a DC voltage suitable for powering the LEDs. Noise and electrical overvoltages

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) che si propagano lungo la linea della rete elettrica collegata agli alimentatori possono causare malfunzionamenti o un invecchiamento precoce delle sorgenti luminose o degli alimentatori stessi. Andrea FIORINI (Registered in the Albo N.1197 / B) that propagate along the power grid line connected to the power supplies can cause malfunctions or premature aging of the light sources or the power supplies themselves.

Tra le principali cause di rottura degli impianti di illuminazione collegati alla rete elettrica ci sono le sovratensioni di rete e gli errati cablaggi. Il fenomeno delle sovratensioni ha assunto rilevanza negli ultimi anni con il proliferare di apparecchiature elettroniche sempre più sofisticate nelle applicazioni civili e industriali. Le sovratensioni possono, a volte, innescare incendi, divenendo così un fattore di rischio per la sicurezza delle persone che lavorano o vivono in prossimità degli impianti di illuminazione. Among the main causes of breakdown of lighting systems connected to the electricity network are network overvoltages and incorrect wiring. The phenomenon of overvoltages has gained importance in recent years with the proliferation of increasingly sophisticated electronic equipment in civil and industrial applications. Overvoltages can, at times, trigger fires, thus becoming a risk factor for the safety of people who work or live near lighting systems.

Le sovratensioni più potenti e dannose sono quelle che si originano verso terra o la struttura metallica delle lampade a causa di fulmini che si scaricano al suolo e sono comunemente denominate come sovratensioni di modo comune. Esse di distinguono da quelle che si manifestano tra due o più conduttori elettrici, ad esempio tra un conduttore di fase ed il conduttore di neutro, che vengono invece denominate sovratensioni di modo differenziale. The most powerful and harmful overvoltages are those that originate towards the ground or the metal structure of the lamps due to lightning discharges to the ground and are commonly referred to as common mode overvoltages. They are distinguished from those which occur between two or more electrical conductors, for example between a phase conductor and the neutral conductor, which are called differential mode overvoltages.

Le sovratensioni possono nascere anche da errate manovre elettriche effettuate sul sistema di distribuzione di energia della rete elettrica, ad esempio errate Overvoltages can also arise from incorrect electrical operations carried out on the power distribution system of the electricity network, for example incorrect

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) commutazioni di interruttori o errati impieghi di dispositivi induttivi in genere, nonché da improvvise variazione di carico che generano repentine variazione di corrente. Andrea FIORINI (Registered in the Register N.1197 / B) commutations of switches or incorrect use of inductive devices in general, as well as sudden changes in load that generate sudden changes in current.

Negli impianti di illuminazioni alimentati da linee aeree esterne monofase o trifase, quali ad esempio i lampioni per illuminare le strade, il fenomeno delle sovratensioni è più frequente ed energeticamente più rilevante. Per limitare i danni provocati dalle sovratensioni, nella pratica comune si usano degli speciali dispositivi di protezione che comprendono normalmente dei varistori o degli scaricatori a gas e che sono collegati ad ogni lampada o alimentatore del lampione per limitare l’ampiezza dell’impulso delle sovratensioni. Purtroppo, i varistori e gli scaricatori a gas si deteriorano al passare del tempo e con l’aumentare del numero di sovratensioni che subiscono e non è possibile avere un riscontro sul loro stato, in quanto non possono essere interfacciati con sistemi di telegestione, con il conseguente rischio di non avere più improvvisamente una protezione sufficiente del lampione. In lighting systems powered by external single-phase or three-phase overhead lines, such as street lamps, for example, the phenomenon of overvoltages is more frequent and energetically more relevant. To limit the damage caused by overvoltages, in common practice special protection devices are used which normally include varistors or gas dischargers and which are connected to each lamp or power supply of the street lamp to limit the pulse width of overvoltages. Unfortunately, varistors and gas arresters deteriorate over time and with the increase in the number of overvoltages they undergo and it is not possible to have a feedback on their status, as they cannot be interfaced with remote management systems, with the consequent risk of suddenly no longer having sufficient protection of the street lamp.

Altre cause di rotture e guasti, specialmente nei lampioni per illuminare le strade, sono i cablaggi errati sulla linea elettrica di alimentazione, ad esempio quando un dispositivo di illuminazione progettato per essere alimentato con la tensione AC monofase di 230 Volt viene Other causes of breakages and failures, especially in street lamps to illuminate the streets, are incorrect wiring on the power supply line, for example when a lighting device designed to be powered with single-phase AC voltage of 230 Volts is

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) collegato erroneamente ad una linee trifase di 380 Volt. Scopo della presente invenzione è di realizzare un alimentatore collegabile alla rete elettrica per alimentare un dispositivo di illuminazione a tensione DC, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione. Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) incorrectly connected to a three-phase 380 Volt line. The object of the present invention is to provide a power supply that can be connected to the electrical network to power a DC voltage lighting device, which is free from the drawbacks described above and, at the same time, is easy and economical to manufacture.

In accordo con la presente invenzione vengono forniti alimentatore ed un dispositivo di illuminazione secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate. In accordance with the present invention, a power supply and a lighting device are provided as defined in the attached claims.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

- la figura 1 illustra uno schema, in parte a blocchi ed in parte circuitale, dell’alimentatore realizzato secondo i dettami della presente invenzione; - Figure 1 illustrates a diagram, partly in blocks and partly in circuit, of the power supply made according to the dictates of the present invention;

- la figura 2 illustra una seconda forma di attuazione dell’alimentatore della presente invenzione; e - Figure 2 illustrates a second embodiment of the power supply of the present invention; And

- la figura 3 illustra una terza forma di attuazione dell’alimentatore della presente invenzione. - Figure 3 illustrates a third embodiment of the power supply of the present invention.

Nella figura 1, con 1 è genericamente indicato, nel suo complesso, un dispositivo di illuminazione 1 comprendente almeno una sorgente di luce 2 funzionante in corrente continua (DC), un alimentatore 3 collegabile ad una sorgente di tensione in corrente alternata (AC) 4, nella fattispecie una linea elettrica a due conduttori 5a e 5b di una comune In Figure 1, 1 generally indicates, as a whole, a lighting device 1 comprising at least one light source 2 operating in direct current (DC), a power supply 3 connectable to an alternating current voltage source (AC) 4 , in this case a two-conductor electric line 5a and 5b of a municipality

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) rete elettrica monofase, per alimentare la sorgente di luce 2. Nell’esempio illustrato, la sorgente di luce 2 comprende uno o più LED. I due conduttori 5a e 5b sono rispettivamente il conduttore di fase e di neutro. Nella figura 1 è illustrata anche la massa 6, che rappresenta, in pratica, la cassa metallica o lo chassis (non illustrato) del dispositivo di illuminazione. Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) single-phase electrical network, to power the light source 2. In the example shown, the light source 2 includes one or more LEDs. The two conductors 5a and 5b are respectively the phase and neutral conductors. Figure 1 also illustrates the mass 6, which represents, in practice, the metal case or chassis (not shown) of the lighting device.

Con riferimento alla figura 1, l’alimentatore 3 comprende, collegati in cascata nel seguente ordine, un filtro di ingresso 7 per bloccare i disturbi elettromagnetici ad alta frequenza provenienti dalla sorgente di tensione 4, un convertitore di tensione AC/DC 8 di tipo noto per convertire la tensione Vac fornita dalla sorgente di tensione 4 in una prima tensione Vdc1 in corrente continua, e un convertitore di tensione DC/DC 9 del tipo presentante un isolamento galvanico tra ingresso e uscita per convertire la tensione Vdc1 in un’altra tensione in corrente continua, indicata con Vdc2, adatta ad alimentare la sorgente di luce 2. Vantaggiosamente, il convertitore di tensione AC/DC 8 incorpora anche un circuito di correzione del fattore di potenza. With reference to Figure 1, the power supply 3 comprises, connected in cascade in the following order, an input filter 7 to block the high-frequency electromagnetic disturbances coming from the voltage source 4, an AC / DC voltage converter 8 of a known type to convert the Vac voltage supplied by the voltage source 4 into a first voltage Vdc1 into direct current, and a DC / DC voltage converter 9 of the type having galvanic isolation between input and output to convert the voltage Vdc1 into another voltage in direct current, indicated by Vdc2, suitable for powering the light source 2. Advantageously, the AC / DC voltage converter 8 also incorporates a power factor correction circuit.

Secondo la presente invenzione, l’alimentatore 3 comprende un’induttanza di modo comune 10, la quale comprende due avvolgimenti 10a e 10b in controfase ed è collegata col proprio ingresso, ossia coi due terminali di ingresso delle According to the present invention, the power supply 3 comprises a common mode inductance 10, which includes two windings 10a and 10b in counterphase and is connected with its own input, i.e. with the two input terminals of the

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) due bobine 10a e 10b, all’uscita del convertitore di tensione DC/DC 9 e con la propria uscita, ossia con i due terminali di uscita delle due bobine 10a e 10b, alla sorgente di luce 2. Andrea FIORINI (Registered on the Register N.1197 / B) two coils 10a and 10b, at the output of the DC / DC voltage converter 9 and with its own output, i.e. with the two output terminals of the two coils 10a and 10b, at the source of light 2.

L’alimentatore 3 comprende un dispositivo raddrizzatore di tensione a singola semionda positiva, il quale è indicato con 11 ed è collegato all’uscita dell’induttanza di modo comune 10, ed un condensatore 12, collegato tra l’uscita del dispositivo raddrizzatore 11 ed un potenziale elettrico di riferimento o comune 13 per le tensioni della parte in corrente continua dell’alimentatore 3. Nell’esempio illustrato dalla figura 1, il dispositivo raddrizzatore 11 è costituito da un diodo collegato col proprio anodo all’uscita dell’induttanza di modo comune 10 ed il condensatore 12 è collegato tra il catodo del diodo 11 ed il potenziale di riferimento 13. In particolare, l’anodo del diodo 11 è collegato ad un terminale di uscita dell’induttanza di modo comune 10 ed al catodo del LED della sorgente luminosa 2. In sostanza, il diodo 11 ed il condensatore 12 formano assieme un dispositivo raddrizzatore e livellatore di tensione. The power supply 3 comprises a single positive half-wave voltage rectifier device, which is indicated by 11 and is connected to the output of the common mode inductance 10, and a capacitor 12, connected between the output of the rectifier device 11 and a reference or common electric potential 13 for the voltages of the direct current part of the power supply 3. In the example illustrated in Figure 1, the rectifier device 11 consists of a diode connected with its anode to the output of the mode inductance common mode 10 and the capacitor 12 is connected between the cathode of the diode 11 and the reference potential 13. In particular, the anode of the diode 11 is connected to an output terminal of the common mode inductance 10 and to the cathode of the LED of the light source 2. In substance, the diode 11 and the capacitor 12 together form a voltage rectifier and leveling device.

In presenza di una sovratensione di modo comune Vscm all’ingresso dell’alimentatore 3, ossia una sovratensione che si origina tra almeno uno dei due conduttori 5a e 5b, ad esempio il conduttore di neutro 5b, e massa 6, all’uscita In the presence of a common mode overvoltage Vscm at the input of the power supply 3, ie an overvoltage that originates between at least one of the two conductors 5a and 5b, for example the neutral conductor 5b, and ground 6, at the output

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) dell’induttanza di modo comune 10, ossia tra i due terminali di uscita delle due bobine 10a e 10b, si genera un corrispondente segnale di tensione impulsivo Vs1 che viene raddrizzato dal diodo 11 e livellato dal condensatore 12, ottenendo così un corrispondente segnale di tensione impulsivo Vs2 a valori positivi misurabile sul condensatore 12. Andrea FIORINI (Registered in the Register N.1197 / B) of the common mode inductance 10, i.e. between the two output terminals of the two coils 10a and 10b, a corresponding pulse voltage signal Vs1 is generated which is rectified by the diode 11 and leveled from the capacitor 12, thus obtaining a corresponding impulsive voltage signal Vs2 with positive values measurable on the capacitor 12.

L’alimentatore 3 comprende inoltre un microcontrollore 14 collegato, con un proprio ingresso di acquisizione di segnali analogici o digitali, con il condensatore 12 e configurato per acquisire ed opzionalmente misurare il segnale di tensione Vs2 e rilevare l’evento di sovratensione di modo comune in funzione dei valori acquisiti del segnale di tensione Vs2. Tale ingresso di acquisizione può essere programmato come ingresso digitale, nel qual caso il segnale Vs2 è interpretato come un segnale binario, oppure come ingresso analogico, nel qual caso il segnale Vs2 viene misurato in ampiezza e durata. Il microcontrollore 14 è configurato per contare un evento di sovratensione di modo comune in maniera diversa a seconda della programmazione dell’ingresso di acquisizione: se quest’ultimo è programmato come digitale, allora un evento viene contato quando il valore acquisito del segnale Vs2 corrisponde alla cifra binaria “1”, ossia supera la soglia di lettura dell’ingresso di acquisizione; altrimenti almeno l’ampiezza del segnale The power supply 3 also comprises a microcontroller 14 connected, with its own input for acquiring analog or digital signals, with the capacitor 12 and configured to acquire and optionally measure the voltage signal Vs2 and detect the common mode overvoltage event in function of the acquired values of the voltage signal Vs2. This acquisition input can be programmed as a digital input, in which case the signal Vs2 is interpreted as a binary signal, or as an analog input, in which case the signal Vs2 is measured in amplitude and duration. The microcontroller 14 is configured to count a common mode overvoltage event in a different way according to the programming of the acquisition input: if the latter is programmed as digital, then an event is counted when the acquired value of the Vs2 signal corresponds to the binary digit "1", ie it exceeds the reading threshold of the acquisition input; otherwise at least the amplitude of the signal

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) Vs2 viene misurata ed un evento viene contato se i valori misurati del segnale di tensione Vs2 sono maggiori di un valore di riferimento Vrcm preimpostato nel firmware o software del microcontrollore 14. Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) Vs2 is measured and an event is counted if the measured values of the voltage signal Vs2 are greater than a reference value Vrcm preset in the firmware or software of the microcontroller 14.

Vantaggiosamente, nel caso di ingresso di acquisizione programmato come analogico, il microcontrollore 14 è configurato per misurare anche la durata dell’impulso del segnale Vs2. I valori misurati di ampiezza e durata del segnale Vs2 permettono di avere più informazioni sull’evento di sovratensione di modo comune. Advantageously, in the case of an acquisition input programmed as analog, the microcontroller 14 is configured to also measure the duration of the pulse of the signal Vs2. The measured values of amplitude and duration of the Vs2 signal allow for more information on the common mode overvoltage event.

Il microcontrollore 14 è provvisto di una memoria 15 per registrare e quindi contare gli eventi di sovratensione rilevati. Nella memoria 15 vengono registrati anche gli eventuali valori misurati di ampiezza e durata del segnale Vs2. The microcontroller 14 is provided with a memory 15 for recording and then counting the detected overvoltage events. Any measured values of amplitude and duration of the signal Vs2 are also recorded in the memory 15.

Infine, l’alimentatore 3 comprende un’interfaccia di comunicazione 16 comunicativamente collegata al microcontrollore 14 per consentire ad un sistema di telegestione esterno (non illustrato) di comunicare con il microcontrollore 14 allo scopo di monitorare periodicamente il numero di eventi di sovratensione registrati ed eventualmente di ricevere informazioni sull’ampiezza e durata delle sovratensioni. Finally, the power supply 3 comprises a communication interface 16 communicatively connected to the microcontroller 14 to allow an external remote management system (not shown) to communicate with the microcontroller 14 in order to periodically monitor the number of overvoltage events recorded and possibly to receive information on the magnitude and duration of overvoltages.

I componenti indicati con 10, 11, 12, 14 e 15 realizzano di fatto un rilevatore di sovratensione di modo comune, The components indicated with 10, 11, 12, 14 and 15 actually make a common mode overvoltage detector,

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) indicato nel suo complesso con 17 nella figura 1. Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) indicated as a whole with 17 in figure 1.

Secondo una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata nella figura 2, in cui gli elementi corrispondenti sono indicati con gli stessi numeri e sigle della figura 1, l’uscita del convertitore di tensione DC/DC 9 è collegata alla sorgente di luce 2 senza l’interposizione dell’induttanza di modo comune 10 della figura 1 e l’alimentatore 3 comprende un secondo convertitore di tensione DC/DC 18, ed in particolare un convertitore di tensione di tipo flyback, il quale è collegato all’uscita del convertitore di tensione AC/DC 8 per convertire per convertire la tensione Vdc1 in un’altra tensione in corrente continua, indicata con Vdc3 ed avente un ampiezza inferiore alla tensione Vdc1, e, al posto del rilevatore di sovratensione di modo comune 17 della figura 1, un rilevatore di sovratensione di modo differenziale 19. La tensione Vdc3 viene normalmente utilizzata per alimentare dispositivi elettronici all’interno dell’alimentatore 3, quali ad esempio il microcontrollore 14, che funzionano ad una tensione DC inferiore alla tensione Vdc2. According to a further embodiment of the present invention illustrated in Figure 2, in which the corresponding elements are indicated with the same numbers and abbreviations of Figure 1, the output of the DC / DC voltage converter 9 is connected to the light source 2 without the interposition of the common mode inductance 10 of Figure 1 and the power supply 3 comprises a second DC / DC voltage converter 18, and in particular a flyback type voltage converter, which is connected to the output of the AC / DC voltage 8 to convert to convert the voltage Vdc1 into another voltage in direct current, indicated with Vdc3 and having an amplitude lower than the voltage Vdc1, and, instead of the common mode overvoltage detector 17 of Figure 1, a differential mode overvoltage detector 19. The voltage Vdc3 is normally used to power electronic devices inside the power supply 3, such as the microcontroller 14, which operate at a DC voltage lower than the Vdc2 voltage.

Il convertitore di tensione DC/DC 18 comprende un circuito di ingresso 20, un circuito di uscita 21 ed un trasformatore di tensione 22, i cui due avvolgimenti primario e secondario, indicati rispettivamente con 22a e 22b, sono collegati al circuito di ingresso 20 e, rispettivamente, al The DC / DC voltage converter 18 comprises an input circuit 20, an output circuit 21 and a voltage transformer 22, the two primary and secondary windings of which, indicated respectively with 22a and 22b, are connected to the input circuit 20 and , respectively, al

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) circuito di uscita 21 in reciproca controfase, come mostrato dalle polarità degli avvolgimenti disegnate della figura 2. Il rapporto di trasformazione del trasformatore 22, ossia il rapporto tra il numero di spire dell’avvolgimento secondario 22b ed il numero di spire dell’avvolgimento primario 22a determina il rapporto tra l’ampiezza della tensione Vdc3 e l’ampiezza della tensione Vdc1. Andrea FIORINI (Registered in the Register N.1197 / B) output circuit 21 in reciprocal counterphase, as shown by the polarity of the windings drawn in figure 2. The transformation ratio of the transformer 22, that is the ratio between the number of turns of the secondary winding 22b and the number of turns of the primary winding 22a determines the ratio between the amplitude of the voltage Vdc3 and the amplitude of the voltage Vdc1.

Il circuito di ingresso 20 comprende un dispositivo interruttore 24 collegato in serie all’avvolgimento primario 22a, costituito ad esempio da un MOSFET e comandato da un segnale di tensione ad alta frequenza. Il circuito di uscita 21 comprende un condensatore 25 collegato in parallelo all’uscita del convertitore di tensione DC/DC 18 ed un dispositivo raddrizzatore di tensione a singola semionda positiva, il quale è indicato con 26 ed è costituito per esempio da un diodo collegato in serie tra l’avvolgimento secondario 22b ed il condensatore, ed in particolare con l’anodo ad un terminale 22c del secondo avvolgimento 22b ed il catodo ad un terminale del condensatore 25. The input circuit 20 comprises a switch device 24 connected in series to the primary winding 22a, consisting for example of a MOSFET and controlled by a high frequency voltage signal. The output circuit 21 comprises a capacitor 25 connected in parallel to the output of the DC / DC voltage converter 18 and a single positive half-wave voltage rectifier device, which is indicated with 26 and consists for example of a diode connected in series between the secondary winding 22b and the capacitor, and in particular with the anode to a terminal 22c of the second winding 22b and the cathode to a terminal of the capacitor 25.

Il rilevatore di sovratensione di modo differenziale 19 comprende un dispositivo raddrizzatore di tensione a singola semionda negativa, il quale è indicato con 27 ed è collegato al terminale 22c, ed un filtro passa basso RC 28, collegato tra l’uscita del dispositivo raddrizzatore 27 ed il potenziale di riferimento 13. Nell’esempio illustrato dalla The differential mode overvoltage detector 19 comprises a single negative half-wave voltage rectifier device, which is indicated at 27 and is connected to terminal 22c, and a RC low-pass filter 28, connected between the output of the rectifier device 27 and the reference potential 13. In the example illustrated by

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) figura 2, il dispositivo raddrizzatore 27 è costituito da un diodo collegato col proprio catodo al detto terminale 22c, e quindi all’anodo del diodo 23, ed il filtro RC 28 è collegato tra l’anodo del diodo 26 ed il potenziale di riferimento 13. In sostanza, il diodo 27 ed il filtro RC 28 formano assieme un dispositivo raddrizzatore inverso e livellatore di tensione. Andrea FIORINI (Registered on the Register N.1197 / B) figure 2, the rectifier device 27 consists of a diode connected with its cathode to the said terminal 22c, and therefore to the anode of the diode 23, and the RC filter 28 is connected between the the anode of the diode 26 and the reference potential 13. In essence, the diode 27 and the RC filter 28 together form an inverse rectifier and voltage leveling device.

Inoltre, il rilevatore di sovratensione di modo differenziale 19 comprende un circuito di inversione di polarità di tensione 29 collegato al filtro RC 28 per riportare la tensione di uscita del filtro RC 28 a valori positivi adatti al microcontrollore 14. In particolare, il circuito di inversione di polarità di tensione 29 è del tipo comprendente, ad esempio, un diodo schottky 30, il quale è collegato in parallelo al condensatore del filtro RC 28 e col proprio anodo al potenziale di riferimento 13, ed un partitore di tensione 31, il quale ha il proprio terminale di riferimento collegato al catodo del diodo schottky 30 ed è alimentato dalla tensione Vdc3. Furthermore, the differential mode overvoltage detector 19 comprises a voltage polarity inversion circuit 29 connected to the RC filter 28 to restore the output voltage of the RC filter 28 to positive values suitable for the microcontroller 14. In particular, the inversion circuit voltage polarity 29 is of the type comprising, for example, a schottky diode 30, which is connected in parallel to the capacitor of the RC filter 28 and with its anode to the reference potential 13, and a voltage divider 31, which has its reference terminal connected to the cathode of the schottky diode 30 and is powered by the voltage Vdc3.

In presenza di una sovratensione di modo differenziale Vsdm all’ingresso dell’alimentatore 3, ossia una sovratensione che si origina tra almeno i due conduttori 5a e 5b, ai capi dell’avvolgimento secondario 22b si genera un corrispondente segnale di tensione impulsivo Vs3 che viene raddrizzato in maniera inversa dal diodo 27 e livellato dal In the presence of a differential mode overvoltage Vsdm at the input of the power supply 3, i.e. an overvoltage originating between at least the two conductors 5a and 5b, a corresponding pulse voltage signal Vs3 is generated across the secondary winding 22b. reverse rectified by diode 27 and smoothed by

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) filtro RC 28, ottenendo così un corrispondente segnale di tensione impulsivo Vs4 a valori negativi misurabile sul condensatore del filtro RC 28 ed un corrispondente segnale di tensione impulsivo Vs5 a valori positivi misurabile all’uscita del partitore di tensione 31. Andrea FIORINI (Registered Register No.1197 / B) RC 28 filter, thus obtaining a corresponding pulse voltage signal Vs4 with negative values measurable on the capacitor of the RC 28 filter and a corresponding pulse voltage signal Vs5 with positive values measurable at the output of the voltage divider 31.

Analogamente al rilevatore di sovratensione di modo comune 17 della figura 1, il rilevatore di sovratensione di modo differenziale 19 comprende il microcontrollore 14 e la relativa memoria 15. Il microcontrollore 14 è collegato, con un proprio ingresso di acquisizione di segnali analogici o digitali, con l’uscita del partitore di tensione 31 ed è configurato per acquisire ed opzionalmente misurare il segnale di tensione Vs5 e rilevare l’evento di sovratensione di modo differenziale in funzione dei valori acquisiti del segnale di tensione Vs5. Il microcontrollore 14 è configurato per contare un evento di sovratensione di modo differenziale in maniera diversa a seconda della programmazione dell’ingresso di acquisizione: se quest’ultimo è programmato come digitale, allora un evento viene contato quando il valore acquisito del segnale Vs5 corrisponde alla cifra binaria “1”, ossia supera la soglia di lettura dell’ingresso di acquisizione; altrimenti almeno l’ampiezza del segnale Vs5 viene misurata ed un evento viene contato se i valori misurati del segnale di tensione Vs5 sono maggiori di un valore di riferimento Vrdm preimpostato nel firmware o Similarly to the common mode overvoltage detector 17 of Figure 1, the differential mode overvoltage detector 19 comprises the microcontroller 14 and the relative memory 15. The microcontroller 14 is connected, with its own input for acquiring analog or digital signals, with the output of the voltage divider 31 and is configured to acquire and optionally measure the voltage signal Vs5 and detect the differential mode overvoltage event as a function of the acquired values of the voltage signal Vs5. The microcontroller 14 is configured to count a differential mode overvoltage event in a different way according to the programming of the acquisition input: if the latter is programmed as digital, then an event is counted when the acquired value of the Vs5 signal corresponds to the binary digit "1", ie it exceeds the reading threshold of the acquisition input; otherwise at least the amplitude of the Vs5 signal is measured and an event is counted if the measured values of the Vs5 voltage signal are greater than a reference value Vrdm preset in the firmware or

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) software del microcontrollore 14. Andrea FIORINI (Registered in the Register N.1197 / B) microcontroller software 14.

Analogamente al caso del rilevatore di sovratensione di modo comune 17, nel caso di ingresso di acquisizione programmato come analogico, il microcontrollore 14 è configurato per misurare anche la durata dell’impulso del segnale Vs5. Gli eventi di sovratensione rilevati e gli eventuali relativi valori misurati di ampiezza e durata del segnale Vs5 vengono registrati nella memoria 15. Similarly to the case of the common mode overvoltage detector 17, in the case of the acquisition input programmed as analog, the microcontroller 14 is configured to also measure the pulse duration of the Vs5 signal. The detected overvoltage events and any related measured values of amplitude and duration of the Vs5 signal are recorded in memory 15.

Secondo una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata nella figura 3, in cui gli elementi corrispondenti sono indicati con gli stessi numeri e sigle delle figure 1 e 2, l’alimentatore 3 comprende il convertitore di tensione DC/DC 18 collegato all’uscita del convertitore di tensione AC/DC 8 ed un rilevatore di sovratensione 32 costituito in sostanza da un’integrazione del rilevatore di sovratensione di modo comune 17 della figura 1 con il rilevatore di sovratensione di modo differenziale 19 della figura 2. According to a further embodiment of the present invention illustrated in Figure 3, in which the corresponding elements are indicated with the same numbers and abbreviations of Figures 1 and 2, the power supply 3 comprises the DC / DC voltage converter 18 connected to the output of the AC / DC voltage converter 8 and an overvoltage detector 32 substantially constituted by an integration of the common mode overvoltage detector 17 of Figure 1 with the differential mode overvoltage detector 19 of Figure 2.

In particolare, il rilevatore di sovratensione 32 comprende l’induttanza di modo comune 10 collegata tra il convertitore di tensione DC/DC 9 e la sorgente di luce 2, il dispositivo raddrizzatore e livellatore di tensione 11, 12 collegato tra l’induttanza di modo comune 10 e la sorgente di luce 2, nel modo già descritto in precedenza con riferimento alla figura 1. Inoltre, il rilevatore di In particular, the overvoltage detector 32 comprises the common mode inductance 10 connected between the DC / DC voltage converter 9 and the light source 2, the voltage rectifier and smoothing device 11, 12 connected between the mode inductance common 10 and the light source 2, in the manner already described above with reference to Figure 1. Furthermore, the detector of

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) sovratensione 32 comprende il dispositivo raddrizzatore e livellatore di tensione 27, 28 collegato all’avvolgimento secondario 22b del trasformatore di tensione 22 del convertitore di tensione DC/DC 18, nel modo già descritto in precedenza con riferimento alla figura 2. Infine, il rivelatore di sovratensione 32 comprende il microcontrollore 14 e la relativa memoria 15: due ingressi di acquisizione di segnali analogici o digitali del microcontrollore 14 sono collegati con il condensatore 12 e, rispettivamente, con il l’uscita del partitore di tensione 31. Sul condensatore 12 si genera il segnale di tensione Vs2 e sul partitore di tensione 31 si genera il segnale di tensione Vs5. Il microcontrollore 14 è configurato nel modo descritto sopra con riferimento ad entrambe le figure 1 e 2 allo scopo di rilevare gli eventi di sovratensione di modo comune e di modo differenziale in funzione dei segnali di tensione Vs2 e Vs4. Andrea FIORINI (Registered in the Register N.1197 / B) overvoltage 32 includes the voltage rectifier and leveler device 27, 28 connected to the secondary winding 22b of the voltage transformer 22 of the DC / DC voltage converter 18, in the manner already described above with reference to Figure 2. Finally, the overvoltage detector 32 comprises the microcontroller 14 and the relative memory 15: two inputs for acquiring analog or digital signals of the microcontroller 14 are connected with the capacitor 12 and, respectively, with the output of the voltage divider 31. The voltage signal Vs2 is generated on the capacitor 12 and the voltage signal Vs5 is generated on the voltage divider 31. The microcontroller 14 is configured in the manner described above with reference to both Figures 1 and 2 in order to detect the common mode and differential mode overvoltage events as a function of the voltage signals Vs2 and Vs4.

Secondo due ulteriori forme di attuazione non illustrate della presente invenzione, il rilevatore di sovratensione è quello indicato con 19 nella figura 2 oppure quello indicato con 32 nella figura 3 ed il convertitore di tensione DC/DC 9 coincide con il convertitore di tensione DC/DC 18, ossia in altre parole, il convertitore DC/DC 9 è un convertitore di tipo flyback e dunque non è più necessaria la presenza di un secondo convertitore DC/DC. In questo caso, According to two further embodiments of the present invention not illustrated, the overvoltage detector is the one indicated with 19 in Figure 2 or the one indicated with 32 in Figure 3 and the DC / DC voltage converter 9 coincides with the DC / DC voltage converter 18, that is, in other words, the DC / DC converter 9 is a flyback converter and therefore the presence of a second DC / DC converter is no longer necessary. In this case,

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) il dispositivo raddrizzatore e limitatore di tensione 27, 28 è collegato all’avvolgimento secondario del trasformatore del convertitore flyback. Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) the rectifier and voltage limiter device 27, 28 is connected to the secondary winding of the flyback converter transformer.

Benché l’invenzione sopra descritta faccia particolare riferimento ad un esempio di attuazione ben preciso, essa non è da ritenersi limitata a tale esempio di attuazione, rientrando nel suo ambito tutte quelle varianti, modifiche o semplificazioni che risulterebbero evidenti al tecnico esperto del settore, quali, ad esempio, dispositivi raddrizzatori 11 e 27 di tipo a doppia semionda, oppure comprendenti un superdiodo composto da un diodo combinato con amplificatore operazionale. Although the invention described above makes particular reference to a very precise example of embodiment, it is not to be considered limited to this example of embodiment, since all those variants, modifications or simplifications that would be evident to those skilled in the art, such as , for example, rectifier devices 11 and 27 of the double half-wave type, or comprising a superdiode composed of a diode combined with an operational amplifier.

Il principale vantaggio dell’alimentatore elettrico sopra descritto è permettere di rilevare e contare il numero di sovratensioni che subisce l’alimentatore stesso e di discriminare il tipo di sovratensioni, tra modo comune e modo differenziale, in maniera da facilitare il monitoraggio dello “stato di salute” del dispositivo di illuminazione equipaggiato con tale alimentatore e ridurre il rischio di rotture da stress prolungato per sbalzi di tensione nella rete elettrica o per errati cablaggi. Inoltre, configurando in modo opportuno il microcontrollore 14 è possibile anche misurare ampiezza e durata delle sovratensioni in modo da avere più informazioni sugli eventi di sovratensione. The main advantage of the electric power supply described above is to detect and count the number of overvoltages that the power supply itself undergoes and to discriminate the type of overvoltages, between common mode and differential mode, in order to facilitate the monitoring of the "state of health ”of the lighting device equipped with this power supply and reduce the risk of breakage due to prolonged stress due to voltage fluctuations in the electrical network or incorrect wiring. Furthermore, by appropriately configuring the microcontroller 14 it is also possible to measure the amplitude and duration of the overvoltages in order to have more information on the overvoltage events.

Configurando opportunamente un sistema di telegestione By appropriately configuring a remote management system

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) esterno oppure il microcontrollore 14 in modo da implementare un semplice protocollo di segnalazione luminosa attraverso le sorgenti luminose 2 (lampeggio con una certa frequenza e periodicità) è possibile diagnosticare immediatamente sovratensioni sulla rete elettrica o errori di cablaggio. Le caratteristiche dell’alimentatore elettrico 3 sopra descritto permettono, inoltre, di fare una diagnosi indiretta della qualità della rete elettrica. Andrea FIORINI (Enrollment in the Register N.1197 / B) or the microcontroller 14 in order to implement a simple light signaling protocol through the light sources 2 (flashing with a certain frequency and periodicity) it is possible to immediately diagnose overvoltages on the electrical network or errors of wiring. The characteristics of the electrical power supply 3 described above also allow for an indirect diagnosis of the quality of the electrical network.

Si osserva inoltre che l’alimentatore elettrico sopra descritto non è limitato soltanto all’uso nei dispositivi di illuminazione, ma applicabile a qualsiasi carico elettrico funzionante a tensione DC che è facilmente danneggiabile dalle sovratensioni. It is also noted that the power supply described above is not limited only to use in lighting devices, but applicable to any electrical load operating at DC voltage that is easily damaged by overvoltages.

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Andrea FIORINI (Iscrizione Albo N.1197/B) Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B)

Claims

CLAIMS 1. Power supply that can be connected to an AC voltage source via at least two conductors to power an electrical load operating at DC voltage, and in particular a LED light source, the power supply (3) comprising an AC / DC voltage converter ( 8), inductor means (10, 22) connected between the AC / DC voltage converter (8) and the electrical load (2) to generate at least a first pulse voltage signal (Vs1, Vs3) when an overvoltage (Vscm, Vsdm ) originates between at least one of said conductors (5a, 5b) and ground (6) and / or between two or more of said conductors (5a, 5b), voltage rectifier and leveling means (11, 12, 27, 28) connected to the inductor means (10, 22) to straighten and level the first voltage signal (Vs1, Vs3) and obtain at least a corresponding second voltage signal (Vs2, Vs5), and a microcontroller (14), which is connected to the voltage rectifier and leveling means (11, 12, 27, 28) and is configured to acquire said a at least a second voltage signal (Vs2, Vs5) and detect the overvoltage event as a function of the acquired values of the second voltage signal (Vs2, Vs5).

2. Power supply according to claim 1, wherein said inductor means (10, 22) comprise a common mode inductance (10), which comprises two coils (10a, 10b) wound in phase and is connected with its output to said 17 Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) electric load (2); said at least a first voltage signal (Vs1, Vs3) including a third voltage signal (Vs1) detectable at the output of the common mode inductance (10).

3. Power supply according to claim 2, wherein said voltage rectifier and leveling means (11, 12, 27, 28) comprise a first single half-wave rectifier device (11) with its own input connected to the output of the mode inductance common (10) and a first capacitor (12) connected between the output of the first rectifier device (11) and a reference electric potential (13); said at least one second voltage signal (Vs2, Vs5) comprising a fourth voltage signal (Vs2) measurable on the first capacitor (12).

4. Power supply according to claim 3, wherein said first rectifier device is constituted by a first diode (11) connected with its anode to the output of said common mode inductance (10) and with its cathode to said first capacitor (12) .

5. Power supply according to any one of claims from 2 to 4, and comprising a first DC / DC voltage converter (9) of the type isolated between input and output and connected in cascade to said AC / DC voltage converter (8); the input of said common mode inductance (10) being connected to the output of the first voltage converter 18 Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) DC / DC (9).

6. Power supply according to any one of claims 1 to 5, and comprising a second DC / DC voltage converter (18) of the flyback type, which is connected to the output of said AC / DC voltage converter (8) and comprises a voltage transformer (22) having a number of turns ratio between secondary winding (22b) and primary winding (22a) less than 1; said inductor means (10, 22) comprising said secondary winding (22b) and said at least one first voltage signal (Vs1, Vs3) comprising a fifth voltage signal (Vs3) detectable on said secondary winding (22b).

7. Power supply according to claim 6, wherein said voltage rectifier and leveling means (11, 12, 27, 28) comprise a second single half-wave rectifier device (27) with its own input connected to a terminal (22c) of said secondary winding (22b) and a RC low pass filter (28) connected between the output of the second rectifier device (27) and a reference electrical potential (13); said at least one second voltage signal (Vs2, Vs5) comprising a sixth voltage signal (Vs5) dependent on a seventh voltage signal (Vs4) measurable on the capacitor of the low pass filter RC (28).

8. Power supply according to claim 7, wherein 19 Andrea FIORINI (Registered Register No.1197 / B) said second rectifier device consists of a second diode (27) connected with its cathode facing said terminal (22c) of said secondary winding (22b) and with its anode to the capacitor of said RC low pass filter (28); the power supply (3) comprising voltage polarity inverting means (29) to obtain said sixth voltage signal (Vs5) by inverting the polarity of said seventh voltage signal (Vs4).

Power supply according to any one of claims 6 to 8, wherein said first DC / DC voltage converter coincides with said second DC / DC voltage converter (18).

Power supply according to any one of claims 1 to 9, wherein said microcontroller (14) is provided with a memory (15) for storing the overvoltage events and is configured to count the stored overvoltage events.

Power supply according to any one of claims 1 to 10, wherein said microcontroller (14) is configured to measure the amplitude of said at least one second voltage signal (Vs2, Vs5) and to count an overvoltage event if the measured values are greater than a reference value (Vrcm, Vrdm) associated with the second voltage signal (Vs2, Vs5).

Power supply according to claim 3 or one 20 Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B) any claim from 4 to 11, when directly or indirectly dependent on claim 3, in which said microcontroller (14) is configured to count a common mode overvoltage event as a function of acquired values of said fourth voltage signal (Vs2).

Power supply according to claim 7 or any claim 8 to 12, when directly or indirectly dependent on claim 7, wherein said microcontroller (14) is configured to count a differential mode overvoltage event as a function of acquired values of said sixth voltage signal (Vs5).

14. Lighting device comprising at least one light source operating at DC voltage and a power supply connectable to an AC voltage source to power the light source, the power supply (3) being according to any one of the preceding claims and said electrical load being consisting of said light source (2). p.i .: MAC S.R.L. Andrea FIORINI 21 Andrea FIORINI (Registration No.1197 / B)