Brevet FR3055490A1 — publié le 20180302

ALIMENTATION A DECOUPAGE NON ISOLEE POUR UN BANDEAU LUMINEUX HAUTE TENSION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les alimentations à découpage et en particulier une alimentation à découpage non isolée pour un bandeau lumineux haute tension. CONTEXTE DE L'INVENTION Un bandeau LED haute tension est relativement simple à installer, et peut être attaqué directement par un circuit d'attaque haute tension, peut en général être configuré directement par les usines et fonctionne normalement pourvu qu'il soit relié à une alimentation 220V. Parce que le bandeau LED haute tension est apparié à une alimentation haute tension, en général, une alimentation haute tension peut attaquer un bandeau LED d'une longueur de 30 à 50m et le coût de la haute tension est relativement faible. A l'heure actuelle, un bandeau lumineux haute tension existant fonctionne avec une alimentation à découpage isolée et le prix d'une alimentation à découpage isolée est relativement élevé et représente une partie considérable de son coût d'utilisation dans un bandeau lumineux. De ce fait, afin de réduire encore le coût d'un bandeau lumineux et de permettre aux sociétés de fabrication de se démarquer de la compétition du marché, il est essentiel de réduire le coût de l'alimentation haute tension. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Afin de surmonter les défauts de l'art antérieur, la présente invention vise à proposer 25 une alimentation à découpage non isolée pour un bandeau lumineux haute tension. Afin de réaliser l'objet de la présente invention comme indiqué ci-dessus, la présente invention propose le dispositif technique suivant : 30 Une alimentation à découpage non isolée pour un bandeau lumineux haute tension comprend un circuit redresseur à pont intégral, un contacteur Q2, un condensateur électrolytique C2, un inducteur de stockage d'énergie L 1, une diode D4 et un circuit PWM. Une borne de sortie d'un signal PWM du circuit PWM est reliée à une électrode de contrôle du contacteur Q2 et le contacteur Q2 et la diode D4 sont en connexion série entre 3055490 2 les deux bornes de sortie du circuit redresseur à pont intégral ; en outre, une électrode négative de la diode D4 est connectée à une sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral, l'inducteur de stockage d'énergie Ll est connecté entre une électrode négative du condensateur électrolytique C2 et une électrode positive de la diode D4, une 5 électrode positive du condensateur électrolytique C2 est connectée avec la borne de sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral, et l'électrode positive et l'électrode négative du condensateur électrolytique C2 sont utilisées comme borne de sortie positive et borne de sortie négative de l'ensemble de l'alimentation à découpage non isolée. 10 L'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un circuit de référence, un circuit de comparaison et d'amplification et un circuit d'échantillonnage de sortie, tous étant connectés de façon séquentielle. Le circuit d'échantillonnage de sortie est connecté à la sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral afin d'obtenir la tension de sortie et le circuit de comparaison et d'amplification est utilisé pour comparer la tension 15 de sortie à la tension de référence, et la largeur du signal PWM du circuit PWM est régulée en fonction d'un résultat de comparaison entre celles-ci. L'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un relais RELAY1 et un circuit de protection d'entrée. Les contacts du relais RELAY1 sont en connexion 20 série entre l'électrode positive du condensateur électrolytique C2 et la borne de sortie positive de l'alimentation à découpage non isolée, et le circuit de protection d'entrée est connecté à une bobine du relais RELAY1 pour contrôler l'enclenchement et la coupure des contacts du relais RELAY1. L'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un circuit de démarrage et un circuit d'alimentation. Le circuit de démarrage comprend un transformateur, un enroulement primaire du transformateur est l'inducteur de stockage d'énergie L1, un enroulement secondaire du transformateur est utilisé comme borne d'entrée du circuit de démarrage, et le circuit de démarrage fournit une tension de travail pour le circuit PWM. 3055490 3 Les bornes d'entrée du circuit redresseur à pont intégral sont connectées à un circuit CEM. 5 Les bornes d'entrée du circuit CEM sont connectées à un circuit de protection contre les surtensions et les bornes d'entrée du circuit de protection contre les surtensions sont utilisées pour la connexion CA 220V. La présente invention a les effets bénéfiques suivants : 10 L'alimentation à découpage non isolée utilise une structure de circuit entièrement nouvelle et est basée sur une relation de connexion du circuit redresseur à pont intégral, du contacteur Q2, du condensateur électrolytique C2, de l'inducteur de stockage d'énergie Ll, de la diode D4 et du circuit PWM. La tension de l'inducteur de 15 stockage d'énergie Ll est maintenue à 130V en vertu de la modulation de largeur d'impulsion du circuit PWM, de sorte que le condensateur électrolytique C2 peut toujours produire une haute tension de 180V, et le coût de l'alimentation est faible. De ce fait, les entreprises de fabrication de bandeaux lumineux haute tension peuvent être plus compétitives que les autres. 20 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les modes de réalisation proposés dans la présente invention sont décrits plus avant en faisant référence aux dessins qui les accompagnent. La Figure 1 est un schéma fonctionnel de circuit d'une alimentation à découpage non 25 isolée selon la présente invention ; La Figure 2 est un schéma fonctionnel d'un module frontal de surtension frontale, CEM et redresseur, selon la présente invention ; La Figure 3 est un schéma fonctionnel d'un circuit de démarrage et d'un circuit d'alimentation ; 30 La Figure 4 est un schéma fonctionnel d'un circuit PWM ; La Figure 5 est un schéma fonctionnel d'un circuit de référence ; La Figure 6 est un schéma fonctionnel d'un circuit de comparaison et d'amplification et d'un circuit d'échantillonnage de sortie ; 3055490 4 La Figure 7 est un schéma fonctionnel d'un circuit de protection d'entrée et d'un relais. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION La Figure 1 est une alimentation à découpage non isolée pour un bandeau lumineux haute tension selon la présente invention. L'alimentation à découpage non isolée pour le bandeau LED haute tension comprend un circuit redresseur à pont intégral 10, un contacteur ou commutateur Q2, un condensateur électrolytique C2, un inducteur de 10 stockage d'énergie L1, une diode D4, un circuit PWM 90 et un condensateur de filtrage Cl connecté entre les deux bornes de sortie du circuit redresseur à pont intégral 10. Dans le mode de réalisation, un transistor à effet de champ est utilisé comme contacteur Q2, toutefois il ne se limite pas au transistor à effet de champ, d'autres commutateurs conventionnels et alternatifs connus sont aussi applicables dans la présente invention. 15 Une relation de connexion entre les circuits identifiés ci-dessus est la suivante : une sortie de signal du circuit PWM 90 est connectée avec une électrode de contrôle du contacteur Q2, le contacteur Q2 et la diode D4 sont en connexion série entre les deux bornes de sortie du circuit redresseur à pont intégral 10, une électrode négative de la 20 diode D4 est connectée avec une borne de sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral 10, l'inducteur de stockage d'énergie Ll est connectée entre une électrode négative du condensateur électrolytique C2 et une électrode positive de la diode D4, une électrode du condensateur électrolytique C2 est connectée à la borne de sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral 10 et l'électrode positive et l'électrode 25 négative du condensateur électrolytique C2 sont utilisées comme borne de sortie positive et borne de sortie négative de l'ensemble de l'alimentation à découpage non isolée. Son principe de fonctionnement est le suivant : après qu'un courant alternatif CA 220V est directement redressé et filtré, la tension d'entrée VCC est égale à 311 V ; 30 lorsque le contacteur Q2 conduit, la diode D4 est bloquée, le condensateur électrolytique C2 est chargé, le courant circule dans l'inducteur de stockage d'énergie Ll au travers du condensateur électrolytique C2, et l'inducteur de stockage d'énergie Ll stocke l'énergie électrique ; lorsque le contacteur Q2 est non conducteur, la diode D4 conduit, l'inducteur 3055490 5 de stockage d'énergie Ll libère l'énergie, le courant charge une charge et le condensateur électrolytique C2 au travers de la diode D4, et l'enclenchement et la coupure du contacteur Q2 sont contrôlés grâce à la modulation de largeur d'impulsion du circuit PWM 90, et la tension de l'inducteur de stockage d'énergie Ll est contrôlée pour 5 maintenir 130V, de sorte que le condensateur électrolytique C2 peut toujours produire la haute tension de 180V. Comme le montre la Figure 2, les bornes d'entrée du circuit redresseur à pont intégral sont connectées avec un circuit CEM 20 pour réaliser la résistance d'interférence 10 électromagnétique. Les extrémités d'entrée du circuit CEM 20 sont connectées avec un circuit de protection contre les surtensions 30 de façon à prévenir l'impact de la crête de la tension réseau, et les extrémités d'entrée du circuit de protection contre les surtensions 30 sont utilisées pour connecter le CA 220V. 15 Comme le montre la Figure 3, l'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un circuit de démarrage 70 et un circuit d'alimentation 80. Le circuit d'alimentation 80 a un transformateur, un enroulement primaire du transformateur est l'inducteur de stockage d'énergie L1, un second enroulement du transformateur est comme une entrée du circuit de démarrage 70, le circuit de démarrage 70 fournit la tension de travail du 20 circuit PWM 90 et le circuit d'alimentation 80 fournit la tension de travail Vdd pour d'autres circuits selon la présente invention. Comme le montrent les Figures 4-6, l'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un circuit de référence 40, un circuit de comparaison et d'amplification 50 et un 25 circuit d'échantillonnage de sortie 60, tous étant connectés de façon séquentielle. Le circuit d'échantillonnage de sortie 60 est connecté à la sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral 10 afin d'obtenir une tension de sortie et le circuit d'amplification et de comparaison 50 est utilisé pour comparer la tension de sortie à la tension de référence et la largeur du signal PWM du circuit PWM 90 est régulée en 30 fonction d'un résultat de la comparaison entre celles-ci, dans lequel le résultat de la comparaison est réinjecté dans un circuit intégré Ul du circuit PWM 90 au travers d'un coupleur optique U4 du circuit de référence 40 de façon à parvenir à la constance de la tension de sortie. 3055490 6 Comme le montre la Figure 7, l'alimentation à découpage non isolée comprend en outre un relais RELAY1 et un circuit de protection d'entrée 100. Les contacts du relais RELAY1 sont connectés en série entre l'électrode positive du condensateur électrolytique C2 et la de sortie positive de l'alimentation à découpage non isolée, et 5 le circuit de protection d'entrée 100 est connecté à une bobine du relais RELAY1 pour contrôler l'enclenchement et la coupure des contacts du relais RELAY1. Le circuit de protection d'entrée 100 est utilisé pour détecter la tension d'échantillonnage Vs pour contrôler l'enclenchement et la coupure du relais. Lorsque la tension d'entrée est normale (CA 190V - CA 264V), la tension d'échantillonnage Vs va de 3V à 6V, ainsi 10 la broche de sortie 7 du circuit intégré est à un niveau bas et le relais produit une sortie normale ; lorsque la tension d'entrée CA 220V dépasse 265 V, la tension d'échantillonnage est supérieure à 6V et la broche de sortie 7 du circuit intégré est à haut niveau, et le relais coupe la sortie ; et lorsque la tension d'entrée CA 220V est inférieure à 190V, la tension d'échantillonnage est inférieure à 3V, la broche de sortie 15 7 du circuit intégré est à un niveau haut et le relais coupe la sortie ; de ce fait la protection en circuit ouvert est réalisée lorsque la tension d'entrée est une surtension ou une sous-tension. En outre, l'alimentation à découpage non isolée est aussi dotée d'un ventilateur M1 20 pour la dissipation thermique. Le ventilateur M1 est contrôlé par le transistor à effet de champ Ql. Une électrode de contrôle G du transistor à effet de champ Q1 est connectée au circuit de comparaison et d'amplification 50 et contrôle la mise en marche et l'arrêt du ventilateur en fonction de la tension de sortie spécifique. 25 Les descriptions qui précèdent sont simplement des modes de réalisation préférables de la présente invention, mais ne sont pas destinés à limiter la présente invention. Des dispositifs techniques réalisant les objets de la présente invention et faisant appel pour l'essentiel aux mêmes moyens se situent dans l'étendue de la protection de la présente invention. 30 REVENDICATIONS1. Alimentation à découpage non isolée pour un bandeau d'éclairage haute tension, laquelle comprend un circuit redresseur à pont intégral (10), un contacteur (Q2), un condensateur électrolytique (C2), un inducteur de stockage d'énergie (L1), une diode (D4) et un circuit PWM (90), dans lequel la sortie d'un signal PWM du circuit PWM (90) est reliée à une électrode de contrôle du contacteur (Q2), le contacteur (Q2) et la diode (D4) sont en connexion série entre les deux bornes de sortie du circuit redresseur à pont intégral (10), une électrode négative de la diode D4 est reliée à une sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral (10), l'inducteur de stockage d'énergie (L1) est connecté entre une électrode négative du condensateur électrolytique (C2) et une électrode positive de la diode (D4), une électrode positive du condensateur électrolytique (C2) est connectée à la sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral (10) et l'électrode positive et l'électrode négative du condensateur électrolytique (C2) sont utilisées comme borne de sortie positive et borne de sortie négative de l'ensemble de l'alimentation à découpage non isolée. 2. Alimentation à découpage non isolée selon la revendication 1, laquelle comprend en outre un circuit de référence (40), un circuit de comparaison et d'amplification (50) et un circuit d'échantillonnage de sortie (60), tous étant connectés de façon séquentielle, dans laquelle le circuit d'échantillonnage de sortie (60) est connecté avec la borne de sortie positive +VCC du circuit redresseur à pont intégral (10) afin d'obtenir une tension de sortie, le circuit de comparaison et d'amplification (50) est utilisé pour comparer la tension de sortie à la tension de référence, et la largeur du signal PWM du circuit PWM (90) est régulée en fonction d'un résultat de comparaison entre celles-ci. 3055490 8 3. Alimentation à découpage non isolée selon la revendication 1, comprenant en outre un relais (RELAY1) et un circuit de protection d'entrée, dans lequel les contacts 5 du relais (RELAY1) sont connectés en série entre l'électrode positive du condensateur électrolytique (C2) et la borne de sortie positive de l'alimentation à découpage non isolée, et le circuit de protection d'entrée est connecté à une bobine du relais (RELAY1) pour contrôler l'enclenchement et la coupure des contacts du relais (RELAY1). 10 4. Alimentation à découpage non isolée selon l'une quelconque des revendications 1-3, comprenant en outre un circuit de démarrage (70) et un circuit d'alimentation (80), dans laquelle le circuit de démarrage (70) comprend un transformateur, un enroulement primaire du transformateur est l'inducteur de stockage 15 d'énergie L1, un enroulement secondaire du transformateur est utilisé comme borne d'entrée du circuit de démarrage et le circuit de démarrage fournit une tension de fonctionnement au circuit PWM. 5. Alimentation à découpage non isolée selon la revendication 1 dans laquelle 20 les extrémités d'entrée du circuit redresseur à pont intégral (10) sont connectées à un circuit CEM (20). 6. Alimentation à découpage non isolée selon la revendication 5, dans laquelle les bornes d'entrée du circuit CEM (20) sont connectées à un circuit de protection 25 contre les surtensions (30), et une entrée du circuit de protection contre les surtensions (30) est utilisées pour connecter le CA 220V.