CN101247118A - 一种电子开关的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子开关电路，包括：功率电子开关、静态电源通道、电源电路、控制电路、传感电路、负载，还包括动态电源通道和过载短路取样电路，所述的动态电源通道与静态电源通道连接在功率电子开关和电源电路之间，过载短路信号经所述的过载短路取样电路传递到控制电路。本发明大大提高电子开关的可靠性和实用性，能够控制包括白炽灯、节能灯、日光灯在内的各种负载，输出效率高，电气性能优良。电路采用常规元件设计，一致性高，可制造性极佳。

Description

一种电子开关的电路

技术领域

本发明涉及一种电子开关，具体地讲是涉及一种二线制电子开关电路，属于电工电子技术领域，主要用于电器附件产品使用。

背景技术

二线制电子开关在室内、楼道、走廊、庭院等场所广泛使用，如声光控开关、触摸延时电子开关，安装方便，使用便捷，深受广大消费者的青睐，但由于其技术方案仍然停留在较落后的技术层面，产品存在以下问题，难以产业化：

1、产品的可靠性极差，不能承受大电流、短路电流的冲击。二线制电子开关控制负载时，当负载烧毁、短路或者白炽灯负载寿命终结时，电流回路中都会形成大电流，电子开关因不能承受大电流而烧毁，即产品的可靠性很差，寿命很短；

2、部分设计为了提高产品的可靠性，在电子开关中加入熔丝管、温度保护器件等保护装置，当电路中出现大电流时，以熔丝管保护开关。但这种解决方案需要消费者经常更换熔丝管，非常不方便，同时产品的成本较高，温度保护器件能够提供过载保护，但对短路故障无能为力，同时产品成本大大增加，产品性价比大大降低，不便于推广；

3、产品没有设计动态电源电路。负载工作时，产品的电能输出效率很低，同时由于没有动态电源电路，产品的电路不宜设计的更复杂，因此功能较复杂的产品极难实现；

4、产品的静态功耗较大，一般二线制电子开关本身功耗都在1mA以上，不能控制小功率负载，更不能控制节能灯、日光灯等负载，如果控制后通过负载的漏电流使节能灯、日光灯出现不断闪烁、关不断的现象，因此产品仅仅能控制阻性负载，产品的实用性受到限制，不便推广，不利于节能；

5、产品的电磁兼容性能较差，受到干扰误动作，同时污染电网环境。

在国外，由于人们的习惯，电子开关使用二线制工作方式较少，且国外电网工作电压低，电网质量较好，许多可靠性问题在国外不存在，因此，国外对二线制电子开关技术投入较少。没有国外先进技术、芯片集成商的支撑，目前二线制电子开关在国内技术瓶颈、技术难题很多，产品技术不够成熟，导致电器附件电子产品不能产业化，各厂家仅仅停留在单件小批量生产阶段。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二线制电子开关电路，提高开关的可靠性和实用性。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种二线制电子开关电路，包括：功率电子开关、静态电源通道、电源电路、控制电路、负载，其特征在于还包括动态电源通道和过载短路取样电路，所述的动态电源通道与静态电源通道连接在功率电子开关和电源电路之间，过载短路信号经所述的过载短路取样电路传递到控制电路。

前述的二线制电子开关电路，其特征在于所述的功率电子开关主要由整流桥B1和可控硅V1组成，其中可控硅V1的阳极和整流桥B1的正输出端3连接。所述静态电源通道由一电阻R2构成，其中电阻R2的一端和可控硅V1的阳极相连，另一端连接于动态电源通道。

前述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、整流二极管D1，其中稳压二极管Z1的负极和电阻R2的另一端相连，正极与可控硅V2的阳极相连；可控硅V1的控制极和可控硅V2的阴极相连，阴极接地电平，控制极和阴极之间跨接电阻R3；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极以及电阻R7连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和稳压二级管Z1的负极相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间跨接电阻R6，控制级连接电阻R9的一端，R9的另一端和电阻R7并联于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、光耦IC1，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接；光耦IC1由光电三级管与发光二极管组成，其中发光二级管正负输入端之间并联有电阻R4和电容C1，并且正极与地电平连接，光耦IC1的光电三级管和控制电路相连；整流桥B1的负输出端4通过电阻R10和光耦IC1的发光二级管的阴极连接。

前述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9，整流二极管D1，其中可控硅V2的阳极和电阻R2的另一端相连，阴极和稳压二级管Z1的负极、电阻R3的一端分别相连，电阻R3的另一端接地电平；可控硅V1的控制极与稳压二极管Z1的正极相连；可控硅V2的控制极与电阻R7的一端相连，R7的另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和可控硅V2的阳极相连，控制级与电阻R9的一端相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间跨接电阻R6，电阻R9的另一端和电阻R7的一端并连于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、三级管V4，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接；三极管V4的发射极和整流桥B1的负输出端4连接，基极通过电阻R10连接于地电平，基极和发射极之间并联跨接电阻R4和电容C1，集电极和控制电路连接。

前述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、R11，整流二极管D1、D2，其中可控硅V2的阳极和电阻R2的另一端相连，可控硅V2的阴极分别和稳压二级管Z1的负极、电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端连接于地电平；稳压二极管Z1的正极和整流二级管D2的正极相连，整流二极管D2的负极和可控硅V1的控制极连接；电阻R11跨接于可控硅V1的控制极和地电平之间；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和可控硅V2的阳极相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间串联电阻R6；电阻R9的一端连于可控硅V3的控制级，另一端和电阻R7并连于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、三级管V4，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平；三级管V4的发射极连接于地电平，基极通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，基极和发射极之间并联电阻R4与电容C1，集电极和控制电路连接。

前述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、R11，整流二极管D1、D2，其中稳压二极管Z1的负极和电阻R2的另一端相连，正极与可控硅V2的阳极相连；整流二级管D2的正极与可控硅V2的阴极连接，负极和可控硅V1的控制极连接；电阻R3的一端连接于可控硅V2的阴极，另一端连接于地电平；电阻R11跨接于可控硅V1的控制极和地电平之间；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和稳压二级管Z1的负极以及R2的一端相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制级与电阻R9的一端相连接；电阻R9的另一端和电阻R7并连于控制电路；电阻R6跨接于可控硅V3的控制极和地电平之间；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、比较器IC1，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平。比较器IC1的正端通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，负端和比较参考电平连接，输出端和控制电路连接，比较器IC1正端和地电平之间并联电阻R4、电容C1。

本发明的有益效果是：本发明在现有的电子开关电路中增加保护电路、动态供电电路，大大提高产品的可靠性和实用性，能够控制包括节能灯、日光灯在内的各种负载，输出效率高，电气性能优良。采用常规元件设计，产品的一致性、可制造性较好，通过这种电子开关能够设计出各种各样的高可靠性、高性价比的电器附件电子产品，从而使行业产品能够批量产业化，能够完全克服市场现有产品的不足、解决了行业的技术瓶颈，是目前中国市场急需的技术方案。

附图说明

图1是本发明电子开关的原理框图；

图2是本发明电子开关电路原理图的一种结构形式；

图3是本发明电子开关电路原理图的另一种结构形式；

图4是本发明电子开关电路原理图的又一种结构形式；

图5是本发明电子开关电路原理图的再一种结构形式。

具体实施方式

下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式：

实施例1

参照图1所示，一种电子开关电路，由功率电子开关、静态电源通道、动态电源通道、电源电路、过载短路取样电路、控制电路组成，其中，功率电子开关用于电流的接通和关断，静态电源通道在开关关断状态下为开关本身供电，动态电源通道在开关接通状态下为开关本身供电，电源电路为该开关所有耗电部件提供稳定电源，过载短路取样电路为控制电路提供过电流故障检出信号，同时将短路电流限制在规定值以内，控制电路控制本开关各部分协调工作，完成开关设计的所有功能。

参照图2所示，L、N端子直接接入强电火线和零线，LAMP为负载，功率电子开关由整流桥B1和可控硅V1构成，可控硅V1为该二线制开关的开关控制器件。可控硅V1的阳极与整流桥B1的正输出端3连接，阴极与电阻R1的一端连接，同时接地电平。电阻R1的另一端与R10的一端连接后共同连接到整流桥的负输出端4。过载短路取样电路由电阻R1、R10、R4、电容C1、光耦IC1构成，光耦IC1由光电三级管与发光二极管组成，R1为电流取样电阻，同时限制开关短路电流的最大值在电子开关能承受的最大值之内，以保证过载短路电流检出的同时功率电子开关不会损毁。光耦IC1的发光二级管输入端之间并联有电阻R4和电容C1，R10的另一端与电容C1、电阻R4、光耦IC1的发光二级管输入负端相连，电阻R10为光耦IC1的输入限流电阻，在R1上电流转变成电压的形式通过限流电阻R10将过载短路信号传送给光耦IC1，通过光耦IC1将信号传送给控制电路以关断主电流回路，完成保护功能。电阻R4、电容C1为提高抗干扰性能而设计，为避免电网瞬时噪声干扰而造成产品保护误动作，同时也可保护光耦IC1被大的尖峰电流冲击而损坏。电容C1、电阻R4的一端和光耦IC1的发光二级管输入正端接地电平。静态电源通道由电阻R2构成，其为电源电路提供静态电流，同时也作为可控硅控制极的限流电阻。动态电源通道由稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9，整流二极管D1构成，可控硅V1的阳极和整流桥B1的正输出端3、电阻R2的一端相连。稳压二极管Z1的负极和电阻R2的另一端相连，正极与可控硅V2的阳极相连；可控硅V2的阴极和可控硅V1的控制极相连，电阻R3跨接于可控硅V1的控制极和阴极之间，可控硅V1的阴极接地电平；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极以及电阻7连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和稳压二级管Z1的负极相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制级连接电阻R9的一端，R9的另一端和电阻R7并连于控制电路；电阻R6跨接于可控硅V3的控制极和地电平之间；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接。其中电阻R2为限流电阻，稳压二级管Z1为调整功率电子开关导通相位而设置，保证开关导通后开关本身有足够的电源供给。电阻R3为可控硅V2提供直流通道，并作为可控硅V1控制极的电阻，提高产品的抗噪声能力，保证V1不会误动作。可控硅V3为产品动态供电源提供通道，与可控硅V2配合完成动态电源通道的功能，电阻R8为其直流通道。整流二级管D1将电源从V3送往电源电路，以免电源反向馈送。可控硅V2、V3分别通过电阻R7、R9受控制电路统一控制，只是因受到稳压二级管Z1调相控制，V3较V2提前导通，为开关动态时提供电源。电阻R5、R6分别为可控硅V2、V3的控制极电阻，提高其抗干扰的能力，从而提高产品的电磁兼容性能。

实施例2

参照图3，一种电子开关电路，与实施例1不同之处在于动态电源通道中调整功率电子开关导通相位角的稳压二级管Z1位置调换，同样实现所需作用。可控硅V2的阳极和电阻R2的一端相连，阴极和稳压二级管Z1的负极、电阻R3的一端分别相连，电阻R3的另一端接地电平。稳压二极管Z1的正极和可控硅V1的控制极相连；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和可控硅V2的阳极相连。过载短路取样电路改为利用三级管V4、电阻R1、R10、R4、电容C1完成过载短路取样电路的作用，电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接；三极管V4的发射极与整流桥B1的负输出端4连接，基极通过电阻R10连接于地电平，基极和发射极之间并联跨接电阻R4、电容C1，集电极和控制电路连接。从而使电路成本更低，结构更简单。电阻R1的作用与实施例1相同，电阻R10为三级管V4的限流电阻，同时设定电子开关的功率保护范围，电阻R4、电容C1为提高三级管V4的抗扰度而设置，同时避免大电流冲击三级管V4的发射极PN结，

实施例3

参照图4，一种电子开关电路，与实施例2不同之处在于改变过载短路取样电路中取样电阻R1的位置、三级管V4的连接方式，动态电源电路中增加了整流二级管D2、电阻R11。其中，电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平；三级管V4的发射极连接于地电平，基极通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，基极和发射极之间并联电阻R4、电容C1，集电极和控制电路连接。稳压二极管Z1的正极和整流二级管D2的正极相连，整流二极管D2的负极和可控硅V1的控制极连接。电阻R11跨接于可控硅V1的控制极和地电平之间，电阻R11为避免可控硅V1误触发。增加整流二级管D2主要是避免取样电阻R1上压降太大而造成可控硅V1、V2等器件的控制极和阴极之间反向击穿。

实施例4

参照图5，一种电子开关电路，与实施例1不同之处在于过载短路取样电路中用比较器IC1将光耦调换，并且在动态电源电路中增加了整流二级管D2、电阻R11，整流二级管D2主要是避免取样电阻R1上压降太大而造成可控硅V1、V2等器件的控制极和阴极之间反向击穿，电阻R11为可控硅V1的控制极电阻，为避免可控硅V1误触发。其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平。比较器IC1的正端通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，负端和比较参考电平连接，输出端与控制电路连接，正端和地电平之间并联电阻R4、电容C1。电阻R1将主回路中电流转换为电压的形式，通过电阻R10和电阻R4分压后提供给比较器的正端，通过这两个电阻可以调节电子开关保护的功率范围，电容C1同样为提高产品抗扰度而设置，以免产品误动作。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种电子开关电路，包括：功率电子开关、静态电源通道、电源电路、控制电路、负载，其特征在于还包括动态电源通道和过载短路取样电路，所述的动态电源通道与静态电源通道连接在功率电子开关和电源电路之间，过载短路信号经所述的过载短路取样电路传递到控制电路。

2、根据权利要求1所述的电子开关电路，其特征在于所述的功率电子开关主要由整流桥B1和可控硅V1组成，其中可控硅V1的阳极和整流桥B1的正输出端3相连；所述静态电源通道由一电阻R2构成，电阻R2的一端和可控硅V1的阳极连接，另一端连于动态电源通道电路。

3、根据权利要求2所述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、整流二极管D1，其中稳压二极管Z1的负极和电阻R2的另一端相连，正极与可控硅V2的阳极相连；可控硅V1的控制极和可控硅V2的阴极相连，阴极接地电平，控制极和阴极之间跨接电阻R3；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极以及电阻R7连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和稳压二级管Z1的负极相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间跨接电阻R6，控制级连接电阻R9的一端，R9的另一端和电阻R7并联于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、光耦IC1，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接；光耦IC1由光电三级管与发光二极管组成，其中发光二级管正负输入端之间并联有电阻R4和电容C1，并且正极与地电平连接，光耦IC1的光电三级管和控制电路相连；整流桥B1的负输出端4通过电阻R10和光耦IC1的发光二级管的阴极连接。

4、根据权利要求2所述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9，整流二极管D1，其中可控硅V2的阳极和电阻R2的另一端相连，阴极和稳压二级管Z1的负极、电阻R3的一端分别相连，电阻R3的另一端接地电平；可控硅V1的控制极与稳压二极管Z1的正极相连；可控硅V2的控制极与电阻R7的一端相连，R7的另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和可控硅V2的阳极相连，控制级与电阻R9的一端相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间跨接电阻R6，电阻R9的另一端和电阻R7的一端并连于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、三级管V4，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接；三极管V4的发射极和整流桥B1的负输出端4连接，基极通过电阻R10连接于地电平，基极和发射极之间并联跨接电阻R4和电容C1，集电极和控制电路连接。

5、根据权利要求2所述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、R11，整流二极管D1、D2，其中可控硅V2的阳极和电阻R2的另一端相连，可控硅V2的阴极分别和稳压二级管Z1的负极、电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端连接于地电平；稳压二极管Z1的正极和整流二级管D2的正极相连，整流二极管D2的负极和可控硅V1的控制极连接；电阻R11跨接于可控硅V1的控制极和地电平之间；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和可控硅V2的阳极相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制极和地电平之间串联电阻R6；电阻R9的一端连于可控硅V3的控制级，另一端和电阻R7并连于控制电路；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、三级管V4，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平；三级管V4的发射极连接于地电平，基极通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，基极和发射极之间并联电阻R4与电容C1，集电极和控制电路连接。

6、根据权利要求2所述的电子开关电路，其特征在于所述的动态电源通道包括：稳压二极管Z1、可控硅V2、V3、电阻R2、R3、R5、R6、R7、R8、R9、R11，整流二极管D1、D2，其中稳压二极管Z1的负极和电阻R2的另一端相连，正极与可控硅V2的阳极相连；整流二级管D2的正极与可控硅V2的阴极连接，负极和可控硅V1的控制极连接；电阻R3的一端连接于可控硅V2的阴极，另一端连接于地电平；电阻R11跨接于可控硅V1的控制极和地电平之间；电阻R7的一端和可控硅V2的控制极相连，另一端和控制电路连接；电阻R5的一端和可控硅V2的控制极连接，另一端和地电平相连；可控硅V3的阳极和稳压二级管Z1的负极以及R2的一端相连，阴极通过电阻R8连接于地电平，控制级与电阻R9的一端相连接；电阻R9的另一端和电阻R7并连于控制电路；电阻R6跨接于可控硅V3的控制极和地电平之间；整流二级管D1的正极和可控硅V3的阴极连接，负极和电源电路连接；所述的过载短路取样电路包括：电阻R1、R10、R4、电容C1、比较器IC1，其中电阻R1的一端和可控硅V1的阴极连接，另一端和整流桥B1的负输出端4连接，并连接于地电平。比较器IC1的正端通过电阻R10连接于可控硅V1的阴极，负端和比较参考电平连接，输出端和控制电路连接，比较器IC1正端和地电平之间并联电阻R4、电容C1。

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