RU103991U1

RU103991U1 - POWER SUPPLY FOR LED MATRIX

Info

Publication number: RU103991U1
Application number: RU2010146506/07U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин; Федор Дмитриевич Кудашкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Силовая электроника"
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Источник питания для светодиодной матрицы, включающей, как минимум, два светодиода, соединенных встречно-параллельно, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника и зашунтированы первой последовательной цепью, состоящей из первого и второго конденсаторов, а выходные выводы зашунтированы второй последовательной цепью, состоящей из конденсатора фильтра, диода и второго конденсатора фильтра, общие точки соединения конденсаторов фильтра и диода второй последовательной цепи соединены с выходными выводами выпрямителя через второй и третий диоды, соответственно, третий конденсатор, соединяющий общую точку соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи, с выходным выводом выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы, образуемые общими точками соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи и транзисторов инвертора соответственно соединены с выходными выводами источника, зашунтированными коммутирующим конденсатором, через коммутирующий дроссель. The power supply for the LED matrix, which includes at least two LEDs connected in opposite-parallel, containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source and are shunted by the first series circuit consisting of the first and second capacitors, and the output terminals are shunted by a second series circuit consisting of a filter capacitor, a diode and a second filter capacitor, common points of connection of the filter capacitors and the diode of the second series circuit connected to the output terminals of the rectifier through the second and third diodes, respectively, a third capacitor connecting the common point of connection of the first and second capacitors of the first series circuit, with the output terminal of the rectifier, a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes, the input terminals of which are connected with the output terminals of the rectifier, and the output terminals formed by the common points of the connection of the first and second capacitors of the first series circuit and inverters The ora are respectively connected to the output terminals of the source, shunted by a switching capacitor, through a switching choke.

Description

Полезная модель относится к светотехнике, приборостроению, преобразовательной технике и может быть использована при проектировании энергоэффективных источников питания для светодиодных матриц, а также для люминесцентных и других типов энергосберегающих газоразрядных ламп, различных высокочастотных, в том числе, электротехнологических нагрузок. Полезная модель направлена на повышение коэффициента полезного действия источника питания для светодиодной матрицы.The utility model relates to lighting engineering, instrumentation, and conversion technology and can be used in the design of energy-efficient power supplies for LED arrays, as well as for fluorescent and other types of energy-saving gas-discharge lamps, various high-frequency, including electrotechnological loads. The utility model is aimed at increasing the efficiency of the power source for the LED matrix.

Известен источник питания для светодиодной матрицы, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через резистор, а выходные выводы зашунтированы индуктивно-емкостным фильтром, состоящим из конденсатора фильтра, дросселя фильтра, второго конденсатора фильтра и второго дросселя фильтра, однофазный однотактный инвертор на транзисторе с встречно-паралельным диодом и последовательным коммутирующим дросселем, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы соединены с выходными выводами источника через трансформатор и однополупериодный выпрямитель и зашунтированы конденсатором и резистором (Product Selector Guide. LED Driver Products \ Power Integrations. 2010).A known power source for an LED matrix containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a resistor, and the output terminals are shunted by an inductive-capacitive filter, consisting of a filter capacitor, a filter choke, a second filter capacitor and a second filter choke, a single-phase single-cycle inverter on a transistor with a counter-parallel diode and a serial switching reactor, the input terminals of which are connected to the output terminals in rectifier, and the output terminals are connected to the output terminals of the source through a transformer and a half-wave rectifier and are shunted by a capacitor and resistor (Product Selector Guide. LED Driver Products \ Power Integrations. 2010).

Недостатком источника питания для светодиодной матрицы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено устройством входного однофазного выпрямителя и цепей (звена) постоянного тока устройства, наличием дополнительного звена преобразования энергии в виде выходного выпрямителя, большими потерями в элементах при однотактном инвертировании и выпрямлении, а также в коммутирующем дросселе из-за работы его на частной петле перемагничивания сердечника. Гармонический состав тока, потребляемого источником питания для светодиодной матрицы от сети, не соответствует установленным нормам. Устройство имеет низкий коэффициент мощности, что не позволяет обеспечить работу с высоким коэффициентом полезного действия.The disadvantage of the power supply for the LED matrix is the low efficiency, which is due to the device input single-phase rectifier and DC circuit (link) of the device, the presence of an additional energy conversion link in the form of an output rectifier, large losses in the elements during single-ended inversion and rectification, as well as switching throttle due to its operation on a private core magnetization reversal loop. The harmonic composition of the current consumed by the power source for the LED matrix from the network does not meet the established standards. The device has a low power factor, which does not allow for work with a high efficiency.

Известен источник питания для светодиодной матрицы, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через резистор, а выходные выводы зашунтированы индуктивно-емкостным фильтром, состоящим из конденсатора фильтра, дросселя фильтра и второго конденсатора фильтра, однофазный однотактный инвертор на транзисторе с последовательным коммутирующим дросселем, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы соединены с выходными выводами источника конденсатором и резистором, встречный диод, шунтирующий последовательную цепь, состоящую из выходных выводов и коммутирующего дросселя (Фимиани С. Замена традиционной лампы накаливания \\ Современная светотехника, 2009. - №1. с.30, 31)A known power source for an LED matrix containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a resistor, and the output terminals are shunted by an inductive-capacitive filter, consisting of a filter capacitor, a filter choke and a second filter capacitor, a single-phase single-phase inverter on a transistor with a serial switching choke, the input terminals of which are connected to the output terminals of the rectifier, and the output terminals are connected to the output terminals the source diode with a capacitor and a resistor, an on-board diode shunting a serial circuit consisting of output terminals and a switching inductor (Fimiani S. Replacing a traditional incandescent lamp \\ Modern Lighting Engineering, 2009. - No. 1. p.30, 31)

Недостатком источника питания для светодиодной матрицы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено устройством входного однофазного выпрямителя и цепей (звена) постоянного тока устройства, большими потерями в элементах при однотактном инвертировании, а также в коммутирующем дросселе из-за работы его на частной петле перемагничивания сердечника. Гармонический состав тока, потребляемого источником питания для светодиодной матрицы от сети, не соответствует установленным нормам. Устройство имеет низкий коэффициент мощности, что не позволяет обеспечить работу с высоким коэффициентом полезного действия.The disadvantage of the power supply for the LED matrix is the low efficiency, which is due to the device input single-phase rectifier and DC circuit (link) of the device, large losses in the elements during single-cycle inversion, as well as in the switching reactor due to its operation on a private core magnetization reversal loop . The harmonic composition of the current consumed by the power source for the LED matrix from the network does not meet the established standards. The device has a low power factor, which does not allow for work with a high efficiency.

Известен источник питания для светодиодной матрицы, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника через резистор, а выходные выводы зашунтированы индуктивно-емкостным фильтром, состоящим из конденсатора фильтра, дросселя фильтра и второго конденсатора фильтра, однофазный однотактный инвертор на транзисторе с последовательным коммутирующим дросселем, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы соединены с выходными выводами источника через трансформатор и однополупериодный выпрямитель и зашунтированы конденсатором, первичная обмотка трансформатора зашунтирована последовательной цепью из встречного диода и стабилитрона (Полупроводниковая светотехника от компонента до решения (каталог) \\ Светотроника, 2010, с.31).A known power source for an LED matrix containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source through a resistor, and the output terminals are shunted by an inductive-capacitive filter, consisting of a filter capacitor, a filter choke and a second filter capacitor, a single-phase single-phase inverter on a transistor with a serial switching choke, the input terminals of which are connected to the output terminals of the rectifier, and the output terminals are connected to the output terminals source through a transformer and a half-wave rectifier and shunted by a capacitor, the primary winding of the transformer is shunted by a series circuit from a counter diode and a zener diode (Semiconductor lighting from component to solution (catalog) \\ Svetotronika, 2010, p.31).

Указанный источник питания для светодиодной матрицы является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.The specified power source for the LED matrix is the closest in technical essence to a utility model and is selected as a prototype.

Недостатком источника питания для светодиодной матрицы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено устройством входного однофазного выпрямителя и цепей (звена) постоянного тока устройства, наличием дополнительного эвена преобразования энергии в виде выходного выпрямителя, большими потерями в элементах при однотактном инвертировании и выпрямлении, а также в коммутирующем дросселе из-за работы его на частной петле перемагничивания сердечника. Гармонический состав тока, потребляемого источником питания для светодиодной матрицы от сети, не соответствует установленным нормам. Устройство имеет низкий коэффициент мощности, что не позволяет обеспечить работу с высоким коэффициентом полезного действия.The disadvantage of the power supply for the LED matrix is the low efficiency, which is due to the device input single-phase rectifier and DC circuit (link) of the device, the presence of an additional energy conversion even in the form of an output rectifier, large losses in the elements during single-ended inversion and rectification, as well as switching throttle due to its operation on a private core magnetization reversal loop. The harmonic composition of the current consumed by the power source for the LED matrix from the network does not meet the established standards. The device has a low power factor, which does not allow for work with a high efficiency.

Полезная модель направлена на решение задачи повышения коэффициента полезного действия источника питания для светодиодной матрицы, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of increasing the efficiency of the power source for the LED matrix, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в источнике питания для светодиодной матрицы, включающей, как минимум, два светодиода, соединенных встречно-параллельно, содержащем однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам источника и зашунтированы первой последовательной цепью, состоящей из первого и второго конденсаторов, а выходные выводы зашунтированы второй последовательной цепью, состоящей из конденсатора фильтра, диода и второго конденсатора фильтра, общие точки соединения конденсаторов фильтра и диода второй последовательной цепи соединены с выходными выводами выпрямителя через второй и третий диоды, соответственно, третий конденсатор, соединяющий общую точку соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи, с выходным выводом выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах с встречно-параллельными диодами, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы, образуемые общими точками соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи и транзисторов инвертора, соответственно, соединены с выходными выводами источника, зашунтированными коммутирующим конденсатором, через коммутирующий дроссель.This goal is achieved by the fact that in the power source for the LED matrix, which includes at least two LEDs connected in opposite parallel, containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source and are shunted by the first serial circuit consisting of the first and a second capacitor, and the output terminals are shunted by a second series circuit consisting of a filter capacitor, a diode and a second filter capacitor, common connection points are a capacitor in the filter and the diode of the second series circuit are connected to the output terminals of the rectifier through the second and third diodes, respectively, the third capacitor connecting the common point of connection of the first and second capacitors of the first series circuit to the output terminal of the rectifier, a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes whose input terminals are connected to the output terminals of the rectifier, and the output terminals formed by the common points of the connection of the first and second capacitors are the first after ovatelnoy circuit and an inverter transistor, respectively, are connected to output terminals source shunted by a switching capacitor through the commutating reactor.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение коэффициента полезного действия, что обеспечивается комплексным снижением электрических потерь в элементах схемы, в том числе, в коммутирующем дросселе при работе его на симметричной (полной) петле перемагничивания сердечника, потерь в светодиодах матрицы, уменьшением числа ступеней преобразования электрической энергии в устройстве, низким коэффициентом гармоник потребляемого от сети тока и высоким коэффициентом мощности.A significant difference characterizing the utility model is an increase in the efficiency, which is ensured by a comprehensive reduction in electrical losses in circuit elements, including in a switching choke when it is operated on a symmetric (full) core magnetization reversal loop, losses in the matrix LEDs, and a decrease in the number of steps conversion of electrical energy in a device with a low harmonic coefficient of the current consumed from the network and a high power factor.

Повышение коэффициента полезного действия, является полученным техническим результатом, обусловленным новыми элементами в схеме источника питания для светодиодной матрицы, порядком их включения и новыми связями, новой электрической схемой, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого источника питания для светодиодной матрицы являются существенными.The increase in efficiency is the technical result due to new elements in the power supply circuit for the LED matrix, the order of their inclusion and new connections, a new electrical circuit, that is, the hallmarks of the utility model. Thus, the distinguishing features of the claimed power source for the LED matrix are significant.

На фигуре приведена схема источника питания для светодиодной матрицы.The figure shows a diagram of the power source for the LED matrix.

Источник питания для светодиодной матрицы, включающей, как минимум, два светодиода 1, 2, соединенных встречно-параллельно, содержит однофазный мостовой выпрямитель на диодах 3-6, входные выводы которого подключены к входным выводам источника и зашунтированы первой последовательной цепью, состоящей из первого 7 и второго 8 конденсаторов, а выходные выводы зашунтированы второй последовательной цепью, состоящей из конденсатора фильтра 9, диода 10 и второго конденсатора фильтра 11, общие точки соединения конденсаторов фильтра и диода второй последовательной цепи соединены с выходными выводами выпрямителя через второй 12 и третий 13 диоды, соответственно, третий конденсатор 14, соединяющий общую точку соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи, с выходным выводом выпрямителя, однофазный полумостовой инвертор на транзисторах 15, 16 с встречно-параллельными диодами 17, 18, входные выводы которого соединены с выходными выводами выпрямителя, а выходные выводы, образуемые общими точками соединения первого и второго конденсаторов первой последовательной цепи и транзисторов инвертора, соответственно, соединены с выходными выводами источника, зашунтированными коммутирующим конденсатором 19, через коммутирующий дроссель 20.The power supply for the LED matrix, which includes at least two LEDs 1, 2, connected counter-parallel, contains a single-phase bridge rectifier on diodes 3-6, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source and are shunted by the first serial circuit consisting of the first 7 and the second 8 capacitors, and the output terminals are shunted by a second serial circuit consisting of a filter capacitor 9, a diode 10 and a second filter capacitor 11, common points of connection of the filter capacitors and the second last diode the supply chain are connected to the output terminals of the rectifier through the second 12 and third 13 diodes, respectively, the third capacitor 14, connecting the common point of connection of the first and second capacitors of the first series circuit, with the output terminal of the rectifier, a single-phase half-bridge inverter on transistors 15, 16 with anti-parallel diodes 17, 18, the input terminals of which are connected to the output terminals of the rectifier, and the output terminals formed by the common points of the connection of the first and second capacitors of the first series circuit and inverter transistors, respectively, are connected to the output terminals of the source, shunted by a switching capacitor 19, through a switching inductor 20.

Источник питания для светодиодной матрицы в установившемся режиме работает следующим образом. Однофазный мостовой выпрямитель на диодах 3-6 преобразует переменное напряжение питающей сети в выпрямленное (знакопостоянное) напряжение. Конденсаторы фильтра 9, 11 второй последовательной цепи совместно с конденсаторами 7, 8 первой последовательной цепи обеспечивают качественную и надежную фильтрацию выходного напряжения выпрямителя. Заряд конденсаторов фильтра 9, 11 осуществляется от источника питания (выпрямителя 3-6) и через третий конденсатор 14. В результате выходное напряжение на входных выводах инвертора более стабильное, а импульсы тока сети имеют меньшую амплитуду и большую длительность, что улучшает коэффициент формы питающего тока и снижение уровня его высших гармоник. Полумостовой инвертор выполнен на транзисторах 15, 16 и встречно-параллельных диодах 17, 18. Транзисторы 15, 16 однофазного полумостового инвертора включаются и проводят ток поочередно. Инвертор работает, в частном случае, в автогенераторном режиме, что достигается применением последовательной резонансной схемы включения нагрузки (1, 2) через коммутирующий дроссель 20 и коммутирующий конденсатор 19 между выходными выводами инвертора, образуемыми общими точками соединения конденсаторов 7, 8 первой последовательной цепи и транзисторов 15, 16 соответственно. Периодическое переключение транзисторов 15, 16 происходит с частотой, определяемой величинами емкости коммутирующего конденсатора 19 и индуктивности коммутирующего дросселя 20. Ток в нагрузочной цепи (1, 2, 19, 20) имеет квазисинусоидальную форму. Встречно-параллельные диоды 17, 18 ограничивают величины обратных напряжений на транзисторах 15, 16 инвертора на уровне падения напряжения на открытых диодах. Из рассмотрения характера электромагнитных процессов в схеме устройства следует, что пульсация входного напряжения инвертора за счет действия конденсаторов фильтра 9, 11 второй последовательной цепи снижается, следовательно, снижается пульсация светового потока светодиодной матрицы. Конденсаторы фильтра 9, 11 заряжаются через диод 10 в последовательной цепи и разряжаются параллельно через диоды 12, 13, соответственно. Выходное напряжение выпрямителя в новом источнике питания для светодиодной матрицы (1, 2) имеет более высокий уровень (амплитуда около 310 В, среднее значение 230 В, при действующем значении напряжения сети 220 В), что позволяет использовать схемы последовательного соединения светодиодных матриц, например, в мультиламповых светильниках. Амплитуда импульсов тока сети в новом источнике при равной выходной мощности значительно ниже, чем в известных устройствах, за счет снижения уровня высших гармонических составляющих в спектре. Ток сети при работе нового источника имеет лучший коэффициент формы, более низкий коэффициент гармоник и гораздо и более низкую амплитуду при сравнимых значениях коэффициентов мощности (не менее 0,96). Элементы второй последовательной цепи 9-11 и диоды 12, 13 образуют качественный «пассивный» корректор коэффициента мощности. Снижение коэффициента гармоник сетевого тока источника питания для светодиодной матрицы обеспечивается совместной работой конденсаторов 7, 8, 14 и корректора коэффициента мощности устройства на элементах 8-13. Корректор коэффициента мощности (8-13) восстанавливает напряжение на выходе однофазного выпрямителя (3-6) в интервалах снижения его уровня, обусловленных принципом работы однофазного двухполупериодного выпрямителя.The power supply for the LED matrix in steady state operates as follows. A single-phase bridge rectifier on diodes 3-6 converts the alternating voltage of the supply network into a rectified (alternating) voltage. The filter capacitors 9, 11 of the second series circuit together with the capacitors 7, 8 of the first series circuit provide high-quality and reliable filtering of the output voltage of the rectifier. The filter capacitors 9, 11 are charged from the power source (rectifier 3-6) and through the third capacitor 14. As a result, the output voltage at the input terminals of the inverter is more stable, and the mains current pulses have a smaller amplitude and a longer duration, which improves the shape factor of the supply current and lowering its higher harmonics. The half-bridge inverter is made on transistors 15, 16 and counter-parallel diodes 17, 18. The transistors 15, 16 of a single-phase half-bridge inverter are turned on and conduct current alternately. The inverter operates, in a particular case, in self-generating mode, which is achieved by applying a series resonant load switching circuit (1, 2) through a switching inductor 20 and a switching capacitor 19 between the output terminals of the inverter formed by the common connection points of the capacitors 7, 8 of the first serial circuit and transistors 15, 16, respectively. Periodic switching of transistors 15, 16 occurs with a frequency determined by the capacitance of the switching capacitor 19 and the inductance of the switching inductor 20. The current in the load circuit (1, 2, 19, 20) has a quasi-sinusoidal shape. Counter-parallel diodes 17, 18 limit the magnitude of the reverse voltages on the transistors 15, 16 of the inverter at the level of the voltage drop across the open diodes. From consideration of the nature of the electromagnetic processes in the device circuit it follows that the ripple of the input voltage of the inverter due to the action of the capacitors of the filter 9, 11 of the second series circuit is reduced, therefore, the ripple of the light flux of the LED matrix is reduced. The filter capacitors 9, 11 are charged through a diode 10 in a series circuit and discharged in parallel through the diodes 12, 13, respectively. The output voltage of the rectifier in the new power source for the LED matrix (1, 2) has a higher level (amplitude of about 310 V, average value of 230 V, with the current value of the mains voltage of 220 V), which allows the use of series-connection schemes of LED matrices, for example, in multi-lamp fixtures. The amplitude of the current pulses of the network in a new source with an equal output power is significantly lower than in known devices, due to a decrease in the level of higher harmonic components in the spectrum. The mains current during the operation of a new source has a better shape factor, a lower harmonic coefficient and a much and lower amplitude with comparable values of power factors (at least 0.96). Elements of the second serial circuit 9-11 and diodes 12, 13 form a high-quality “passive” power factor corrector. The reduction of the harmonic coefficient of the mains current of the power source for the LED matrix is ensured by the joint operation of the capacitors 7, 8, 14 and the corrector of the power factor of the device on elements 8-13. The power factor corrector (8-13) restores the voltage at the output of a single-phase rectifier (3-6) in the intervals of decreasing its level, due to the principle of operation of a single-phase two-half-period rectifier.

Выходное напряжение инвертора в заявляемом пускорегулирующем аппарате для люминесцентной лампы 1, как уже отмечено, имеет более высокий уровень, что обеспечивает существенные его преимущества по сравнению с известными устройствами, в том числе, более высокий коэффициент мощности.The output voltage of the inverter in the inventive ballasts for fluorescent lamps 1, as already noted, has a higher level, which provides significant advantages compared with known devices, including a higher power factor.

Схема источника питания для светодиодной матрицы имеет две ступени преобразования электрической энергии. Питание светодиодов 1, 2 матрицы импульсами тока квазисинусоидальной формы на повышенной частоте обеспечивает снижение потерь и повышение надежности их работы при более высоком уровне средней преобразуемой мощности. Встречно-параллельное соединение светодиодов позволяет ограничить уровень обратного напряжения на них и работать со скважностью, равной двум, что благоприятно для работы светодиодов. Ток в выходной цепи (1, 2, 19, 20) является симметричным. В результате, коммутирующий дроссель 20 функционирует на полной петле перемагничивания с низкими потерями.The power supply circuit for the LED matrix has two stages of electrical energy conversion. The power supply of the LEDs 1, 2 of the matrix with current pulses of a quasi-sinusoidal shape at an increased frequency provides a reduction in losses and an increase in the reliability of their operation at a higher level of average converted power. The anti-parallel connection of the LEDs allows you to limit the level of reverse voltage on them and work with a duty cycle of two, which is favorable for the operation of the LEDs. The current in the output circuit (1, 2, 19, 20) is symmetrical. As a result, the switching inductor 20 operates on a full low-loss magnetization reversal loop.

Транзисторы 15, 16 инвертора могут выполняться на основе структур с встроенными встречно-параллельными диодами или модульных конструкций с предустановленными встречно-параллельными диодами. В этом случае отпадает необходимость в установке отдельных (дискретных) встречно-параллельных диодов 17, 18. Встречно-параллельные диоды 17, 18 должны быть быстродействующими. Конденсаторы фильтра 9, 11 является электролитическим либо пленочным с величиной емкости около 0,15 мкФ/Вт. Диоды 3-6 являются обычными низкочастотными выпрямительными диодами.Inverter transistors 15, 16 can be performed on the basis of structures with built-in counter-parallel diodes or modular designs with pre-installed counter-parallel diodes. In this case, there is no need to install separate (discrete) counter-parallel diodes 17, 18. Counter-parallel diodes 17, 18 must be fast-acting. Filter capacitors 9, 11 are electrolytic or film with a capacitance of about 0.15 μF / W. Diodes 3-6 are conventional low frequency rectifier diodes.

По сравнению с прототипом существенно повышается коэффициент полезного действия источника питания светодиодной матрицы (на 7-8%), улучшается гармонический состав тока, потребляемого от питающей сети. Коэффициент полезного действия нового устройства повышается за счет уменьшения потерь энергии в элементах, в том числе, по причине значительного улучшения гармонического состава потребляемого тока, уменьшения амплитуд импульсов входного тока устройства и его коэффициента формы.Compared with the prototype, the efficiency of the LED matrix power supply is significantly increased (by 7-8%), the harmonic composition of the current consumed from the mains is improved. The efficiency of the new device is increased by reducing energy losses in the elements, including due to a significant improvement in the harmonic composition of the consumed current, reducing the pulse amplitudes of the input current of the device and its shape factor.

Положительные качества заявляемого источника питания для светодиодной матрицы обусловлены использованием эффективного однофазного мостового выпрямителя с качественной фильтрацией выходного напряжения и эффективной коррекцией коэффициента мощности, наличием двух ступеней двухтактного преобразования электрической энергии (выпрямление и инвертирование), работой светодиодов с низкими потерями за счет встречно-параллельного включения на повышенной частоте и коммутирующего дросселя на полной (симметричной) петле перемагничивания. Коэффициент мощности нового устройства превышает 0,96 при сравнительно низком уровне коэффициента гармоник (28-30%) потребляемого тока.The positive qualities of the claimed power source for the LED matrix are due to the use of an effective single-phase bridge rectifier with high-quality filtering of the output voltage and effective correction of the power factor, the presence of two steps of push-pull conversion of electrical energy (rectification and inversion), the operation of LEDs with low losses due to counter-parallel connection on increased frequency and switching choke on a full (symmetric) magnetization reversal loop. The power factor of the new device exceeds 0.96 with a relatively low level of harmonic coefficient (28-30%) of the current consumption.

Дополнительно, несколько увеличивается уровень выходного напряжения нового источника питания для светодиодной матрицы, что позволяет уменьшить величины токов через активные элементы устройства, снижает потери и расширяет возможности по улучшению конструкций мультиламповых светодиодных светильников, в том числе, при последовательном соединении матриц.Additionally, the output voltage level of the new power source for the LED matrix is slightly increased, which allows to reduce the currents through the active elements of the device, reduces losses and expands the possibilities for improving the designs of multi-lamp LED lamps, including when connecting the arrays in series.

Новое устройство обеспечивает снижение пульсаций светового потока матрицы на 3-5%.The new device reduces the ripple of the light flux of the matrix by 3-5%.

Дополнительно, по сравнению с прототипом, повышается надежность работы источника питания для светодиодной матрицы и самой светодиодной матрицы. Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ. В соответствии с результатами экспериментальных исследований время наработки на отказ заявляемого источника в комплекте со светодиодной матрицей может быть увеличено на 50-60% за счет улучшения режимов функционирования элементов.Additionally, in comparison with the prototype, the reliability of the power supply for the LED matrix and the LED matrix itself is increased. Reliability increase is estimated by time between failures. In accordance with the results of experimental studies, the time between failures of the inventive source complete with an LED matrix can be increased by 50-60% due to the improvement of the functioning modes of the elements.

Может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена источника питания для светодиодной матрицы за счет оптимизации схемы и обеспечения возможности использования транзисторов и диодов со сниженными требованиями к их параметрам и более низкой ценой.The design can be greatly simplified and the price of the power supply for the LED matrix can be reduced by optimizing the circuit and making it possible to use transistors and diodes with reduced requirements for their parameters and a lower price.

По сравнению с прототипом могут быть снижены и весогабаритные показатели заявляемого источника питания для светодиодной матрицы за счет оптимизации схемы и конструкции, что также расширяет, в том числе, область применения устройства.Compared with the prototype, the overall dimensions of the claimed power source for the LED matrix can be reduced due to the optimization of the circuit and design, which also expands, including the scope of the device.

Claims

The power supply for the LED matrix, which includes at least two LEDs connected in opposite-parallel, containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the source and are shunted by the first series circuit consisting of the first and second capacitors, and the output terminals are shunted by a second series circuit consisting of a filter capacitor, a diode and a second filter capacitor, common points of connection of the filter capacitors and the diode of the second series circuit connected to the output terminals of the rectifier through the second and third diodes, respectively, a third capacitor connecting the common point of connection of the first and second capacitors of the first series circuit, with the output terminal of the rectifier, a single-phase half-bridge inverter on transistors with counter-parallel diodes, the input terminals of which are connected with the output terminals of the rectifier, and the output terminals formed by the common points of the connection of the first and second capacitors of the first series circuit and inverters The ora are respectively connected to the output terminals of the source, shunted by a switching capacitor, through a switching choke.