CN101635515A - 静态零功耗安全节能转换器 - Google Patents

静态零功耗安全节能转换器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静态零功耗安全节能转换器，通过在安全节能转换器的主控位设置一个智能控制模块，智能控制模块包括磁保持继电器、静态零功耗复位开机电路和待机节电自动关机电路，它连接主控位插座的输入端；静态零功耗复位开机电路和待机节电自动关机电路轮流启动工作。待机节电自动关机电路对被控电器关机实施监控并自动断开电器系统电源，同时为进一步节能，减小自身功耗，还自动断开关机电路储能电源；复位开机只需轻按特设“复位”按钮即可恢复被控电器供电，同时瞬间又断开复位开机电路储能电源。本发明对被控电器实施静态零功耗开关机控制，使电器实现安全“零功耗待机”，又不改变用户使用键控型家电、办公电器的习惯。

Description

静态零功耗安全节能转换器
技术领域
本发明涉及一种插头插座转换器，尤其涉及一种静态零功耗安全节能转换器。
背景技术
家用和类似用途插头插座转换器，是电器与电源联接的供电接口，是一种被国内外广泛采用的基础电器连接件附件产品。近年来，随着科学技术进步和人民生活水平不断提高，各种现代电器大量普及，这大大方便了人们的工作和生活。随着全球节能环保意识的日渐深入人心，消费者对家用电器、视听产品、自动化办公设备和网络产品等电子设备在待机状态时消耗的能量提出更高的节能环保要求。
现有技术中的插头插座转换器至少存在以下缺点：
电器设备在待机期间因电源没有关断而总存在“待机能耗”和“在线待机”的不安全问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全、节电的静态零功耗安全节能转换器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的静态零功耗安全节能转换器，包括主控位，其特征在于，包括智能控制模块，所述智能控制模块包括静态零功耗复位开机电路、待机节电自动关机电路、磁保持继电器；
所述磁保持继电器为脉冲激励控制的双线圈磁保持继电器，其复位线圈与所述复位开机电路的输出端连接，其动作线圈与所述待机节电自动关机电路的输出端连接；
所述主控位的L线通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，主控位的N线通过所述待机节电自动关机电路与电网的N线连接；
所述复位开机电路接收复位开机信号，并根据该信号向所述磁保持继电器的复位线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点接通，所述主控位上电；
所述待机节电自动关机电路检测所述主控位的N线的关机电压信号，当该电压信号低于设定的阈值，则向所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点断开，所述主控位断电。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的静态零功耗安全节能转换器，由于包括静态零功耗复位开机电路、待机节电自动关机电路、磁保持继电器；复位开机电路接收复位开机信号，并根据该信号向磁保持继电器的复位线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点接通，主控位上电；待机节电自动关机电路检测主控位的N线的关机电压信号，当该电压信号低于设定的阈值，则向磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点断开，主控位断电。本发明的静态零功耗安全节能转换器，能够消除被控电器“待机能耗”和“在线待机”的不安全问题，且自身静态零功耗，安全、节电。
附图说明
图1为本发明静态零功耗安全节能转换器具体实施例一的结构原理图；
图2为本发明静态零功耗安全节能转换器具体实施例二的结构原理图。
具体实施方式
本发明的静态零功耗安全节能转换器，其较佳的具体实施方式是：
包括主控位、智能控制模块，所述智能控制模块可以包括静态零功耗复位开机电路、待机节电自动关机电路、磁保持继电器等；
所述磁保持继电器可以为脉冲激励控制的双线圈磁保持继电器，其复位线圈与所述复位开机电路的输出端连接，其动作线圈与所述待机节电自动关机电路的输出端连接；
所述主控位的L线通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，主控位的N线通过所述待机节电自动关机电路与电网的N线连接。还可以包括一个或多个被控位，所述被控位的L线通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，所述被控位的N线可以与电网的N线直接连接；
所述复位开机电路接收复位开机信号，并根据该信号向所述磁保持继电器的复位线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点接通，所述主控位上电；
所述待机节电自动关机电路检测所述主控位的N线的关机电压信号，当该电压信号低于设定的阈值，则向所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点断开，所述主控位断电。
主控位上电或断电，被控位同时上电或断电。
具体可以是：
所述待机节电自动关机电路可以包括关机信号取样电路、空载断电监控电路、功率驱动电路和关机储能电源等；
所述关机信号取样电路的输入端与所述主控位的N线连接，输出端与所述空载断电监控电路的输入端连接；
所述空载断电监控电路的输出端与所述功率驱动电路的输入端连接，所述功率驱动电路的输出端与所述磁保持继电器的动作线圈连接；
所述关机储能电源的输入端通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，输出端与所述空载断电监控电路和功率驱动电路分别连接；
所述关机信号取样电路检测所述主控位的N线的关机电压信号，并将该信号送到所述空载断电监控电路比较处理，如果低于设定的阈值，则所述空载断电监控电路输出一个高电平使所述功率驱动电路导通，所述关机储能电源对所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲。
所述主控位上电后，延时至设定的时间，所述主控位的N线的电压信号仍未升至设定的阈值，则所述关机储能电源对所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲。
所述空载断电监控电路可以包括主要由CMOS集成双运算放大器组成的电压比较器和电压放大器，或包括主要由7555芯片组成的触发脉冲控制电路；
所述关机信号取样电路可以主要包括大功率金属片电阻，所述主控位的N线可以通过该关机信号取样电路与电网的N线连接；所述功率驱动电路包括单向可控硅。
所述关机储能电源可以为超微功耗的阻容降压储能稳压电源，包括高压电容、电阻、整流二极管、稳压二极管和储能电容等；
所述关机储能电源的供电可以分两级，第一级直接供给所述功率驱动电路，第二级通过分压电阻降压和滤波电容滤波后，供给所述空载断电监控电路。
所述复位开机电路包括脉冲产生单元、复位按钮等。所述复位按钮可以为常开/常闭触点转换开关，其公共触点与所述脉冲产生单元连接，常闭触点与所述磁保持继电器的复位线圈连接，常开触点与复位开机电路的电源输入端连接。所述复位按钮的常开触点与复位开机电路的电源输入端之间可以串联有整流二极管和限流电阻。
所述脉冲产生单元可以包括并联连接的蓄能电容和稳压二极管等。
上述的磁保持继电器的触点可以为常闭触点，复位开机电路的电源输入端直接与电网的L线连接；
磁保持继电器的触点也可以为常开/常闭转换型触点，其常开触点与所述复位开机电路的电源输入端连接，常闭触点与所述主控位的L线连接，公共触点与电网的L线连接。
下面通过具体实施例对本发明进行详细的阐述，如图1所示：
静态零功耗安全节能转换器设有智能控制模块，智能控制模块包括静态零功耗复位开机电路1、待机节电自动关机电路2、磁保持继电器K等。
静态零功耗安全节能转换器包括一个主控位，还可以包括一个或多个被控位等，其中主控位和被控位的L线(火线)通过磁保持继电器K的触点与电网的L线连接；主控位的N线(零线)通过智能控制模块与电网的N线连接；被控位的N线可以直接与电网的N线连接。
磁保持继电器K为一只仅需脉冲激励控制的大功率双线圈磁保持继电器，其复位线圈L1与复位开机电路1的输出端连接，动作线圈L2与待机节电自动关机电路2的输出端连接。
具体包括：
待机节电自动关机电路2包括关机信号取样电路、空载断电监控电路、功率驱动电路和关机储能电源，其中，关机信号取样电路的输入端和主控位的N线连接，关机信号取样电路的输出端与空载断电监控电路的输入端连接，空载断电监控电路的输出端与功率驱动电路的输入端连接，功率驱动电路的输出端与磁保持继电器的动作线圈L2连接，关机储能电源输入端与磁保持继电器的常闭触点K-L1连接，关机储能电源输出端与空载断电监控电路和功率驱动电路连接。
关机信号取样电路主要包括一只大功率金属片电阻，主控位的N线还通过关机信号取样电路与电网的N线连接。
空载断电监控电路主要由一只静态工作电流小、单电源工作的CMOS集成双运算放大器等组成的电压比较器和电压放大器，其功率驱动电路为单向可控硅等。空载断电监控电路或包括主要由7555芯片组成的触发脉冲控制电路等。
关机储能电源是一种超微功耗的阻容降压储能稳压电源，由高压电容、电阻、整流二极管、稳压二极管和储能电容等组成，其供电分两级，第一级直接供给功率驱动电路，第二级通过分压电阻R2降压和滤波电容C2滤波后，供给空载断电监控电路。
静态零功耗复位开机电路1包括复位按钮KB、蓄能电容C1与稳压二极管VD1并联组成的脉冲产生单元等，其中复位按钮KB是一个常开/常闭触点转换开关，其公共触点COM与脉冲产生单元连接，常闭触点NC与磁保持继电器K的复位线圈L1连接，常开触点NO与电网的L线连接，常开触点NO与电网的L线之间可以串联整流二极管D1、限流电阻R1等。具体公共触点COM可以与储能电容C1“+”和稳压二极管VD1“-”端连接，储能电容C1“-”和稳压二极管VD1的“+”端可以与AC220V电网的N线连接。
上述具体实施例中，磁保持继电器K的触点为常闭触点，其工作原理是：
当接入AC220V电网和电器使用时，如图1所示：
通常接入主控位和被控位上的电器电源和待机节电自动关机电路2都处于断开状态，若需“复位开机”，只需轻按复位按钮KB，当常开触点NO按下接通电网的L线和脉冲产生单元C1、VD1的瞬间，常闭触点NC断开磁保持继电器的复位线圈L1，同时蓄能电容C1充电储能最高升压到稳压二极管VD1的稳压值；当复位按钮KB抬起的瞬间，常开触点NO恢复与脉冲产生单元C1、VD1的断开状态，同时常闭触点NC恢复与脉冲产生单元与磁保持继电器复位线圈L1的接通，储能电容C1对复位线圈L1形成放电脉冲，使磁保持继电器的常闭触点K-L1吸合复位为“常闭”状态，并通过触点K-L0与电网L线接通，这时接入主控位和被控位上的电器和待机节电自动关机电路2都接通AC220V供电。
可见：除复位按钮KB按下的瞬时间外，平时常开触点NO一直使脉冲产生单元C1、VD1都处于断开状态，复位开机电路1的不仅原理上实现了静态“零功耗”，而且“键控开机”后，当待机节电自动关机电路2运行(动态)时，复位开机电路1也“无功耗”。
“复位开机”通电后，随后接入主控位和被控位上的电器开机按常规操作即可正常工作，同时，待机节电自动关机电路2得电开始超微功耗待机运行。
开始，功率驱动电路处于截止状态，关机储能电源开始充电储能，并延时逐步升压到直流稳压值；另一方面，随着直流电压的升高，关机信号取样电路也开始工作并检测取样信号，送空载断电监控电路进行监控比较处理，并将监控的结果送功率驱动电路。如果上电后接入主控位上的电器开机正常工作，待机节电自动关机电路2就一直处于超微功耗待机运行。
如果接入主控位上的电器使用完毕关机，或市网AC220V突发停电，关机信号取样电路将及时检测的“变0”空载关机信号电压，送空载断电监控电路比较处理，如果低于设定的待机功率的标准值(针对大量家电和办公等电器产品系列不同应用领域的待机功率等级，可按需求设定)，则输出一个高电平使功率驱动电路导通，关机储能电源对磁保持继电器K的动作线圈L2形成放电脉冲，使磁保持继电器的常闭触点K-L1断开，从而自动切断接入主控位和被控位上的系统的电源，还自动断开关机储能电源，实现安全“零功耗待机”。如果需要重新开机，只需轻按复位按钮KB即可。
上电后，若接入主控位上的电器未能及时开机正常工作，空载断电监控电路将自动延时(可按需要设定，由关机储能电源的充电储能的时间确定)输出高电平也使功率驱动电路导通，关机储能电源对动作线圈L2形成放电脉冲，使磁保持继电器K-L1触点断开，从而自动切断接入主控位和被控位上的系统电源，同时因K-L1触点断开，还自动断开关机储能电源，实现安全“零功耗待机”。如果需要重新开机，同上只需轻按复位按钮KB即可。
如图2所示，上述实施例中，磁保持继电器K的触点或为常开/常闭转换型触点，其中常开触点K-L2与复位开机电路1的电源输入端连接，常闭触点K-L1与主控位和被控位的L进线及待机节电自动关机电路2的关机蓄能电源的输入端连接，公共触点K-L0与AC220V电网的L进线连接。
其动作原理与上述的常闭触点类似，但由于复位开机电路1的输入端通过常开触点K-L2与电网的L进线连接，进一步增加了可靠性。
本发明针对目前大量家电、办公电器广泛使用中普遍存在的“待机能耗”问题，提供一种静态零功耗安全节能转换器，通过在安全节能转换器的主控位设置一个智能控制模块，智能控制模块包括仅需脉冲激励控制的大功率磁保持继电器、静态零功耗复位开机电路和待机节电自动关机电路，它连接主控位插座的输入端；所述静态零功耗复位开机电路和待机节电自动关机电路轮流启动工作，待机节电自动关机电路对被控电器关机实施监控并自动断开电器系统电源，实现安全“零功耗待机”，同时为进一步节能，减小自身功耗，还自动断开关机电路储能电源；复位开机只需轻按特设“复位”按钮即可恢复电器供电，对被控家电、办公电器的关机实施自动断开电源，使电器处于安全“零功耗待机”，又不改变用户使用键控型家电、办公电器的习惯。
具体实施例中，可以包括插座外壳、电极盒及其电极之间相应连线，在外壳上至少设有一位插座孔，插座只有一位主插座孔为主控位插座，其余插座孔为被控位。智能控制模块连接主控位插座的输入端，只要主控位断电，其它被控位全部断电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种静态零功耗安全节能转换器，包括主控位，其特征在于，包括智能控制模块，所述智能控制模块包括静态零功耗复位开机电路、待机节电自动关机电路、磁保持继电器；
所述磁保持继电器为脉冲激励控制的双线圈磁保持继电器，其复位线圈与所述复位开机电路的输出端连接，其动作线圈与所述待机节电自动关机电路的输出端连接；
所述主控位的L线通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，主控位的N线通过所述待机节电自动关机电路与电网的N线连接；
所述复位开机电路接收复位开机信号，并根据该信号向所述磁保持继电器的复位线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点接通，所述主控位上电；
所述待机节电自动关机电路检测所述主控位的N线的关机电压信号，当该电压信号低于设定的阈值，则向所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲，磁保持继电器的触点断开，所述主控位断电。
2、根据权利要求1所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述待机节电自动关机电路包括关机信号取样电路、空载断电监控电路、功率驱动电路和关机储能电源；
所述关机信号取样电路的输入端与所述主控位的N线连接，输出端与所述空载断电监控电路的输入端连接；
所述空载断电监控电路的输出端与所述功率驱动电路的输入端连接，所述功率驱动电路的输出端与所述磁保持继电器的动作线圈连接；
所述关机储能电源的输入端通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，输出端与所述空载断电监控电路和功率驱动电路分别连接；
所述关机信号取样电路检测所述主控位的N线的关机电压信号，并将该信号送到所述空载断电监控电路比较处理，如果低于设定的阈值，则所述空载断电监控电路输出一个高电平使所述功率驱动电路导通，所述关机储能电源对所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲。
3、根据权利要求2所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述主控位上电后，延时至设定的时间，所述主控位的N线的电压信号仍未升至设定的阈值，则所述关机储能电源对所述磁保持继电器的动作线圈发出激励脉冲。
4、根据权利要求3所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述空载断电监控电路包括主要由CMOS集成双运算放大器组成的电压比较器和电压放大器，或包括主要由7555芯片组成的触发脉冲控制电路；
所述关机信号取样电路主要包括大功率金属片电阻，所述主控位的N线通过该关机信号取样电路与电网的N线连接；
所述功率驱动电路包括单向可控硅。
5、根据权利要求2所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述关机储能电源为超微功耗的阻容降压储能稳压电源，包括高压电容、电阻、整流二极管、稳压二极管和储能电容；
所述关机储能电源的供电分两级，第一级直接供给所述功率驱动电路，第二级通过分压电阻降压和滤波电容滤波后，供给所述空载断电监控电路。
6、根据权利要求5所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述复位开机电路包括脉冲产生单元、复位按钮；
所述复位按钮为常开/常闭触点转换开关，其公共触点与所述脉冲产生单元连接，常闭触点与所述磁保持继电器的复位线圈连接，常开触点与复位开机电路的电源输入端连接。
7、根据权利要求6所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述脉冲产生单元包括并联连接的蓄能电容和稳压二极管；
所述复位按钮的常开触点与复位开机电路的电源输入端之间串联有整流二极管和限流电阻。
8、根据权利要求1至7任一项所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述磁保持继电器的触点为常闭触点；
所述复位开机电路的电源输入端与电网的L线连接。
9、根据权利要求1至7任一项所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，所述磁保持继电器的触点为常开/常闭转换型触点，其常开触点与所述复位开机电路的电源输入端连接，常闭触点与所述主控位的L线连接，公共触点与电网的L线连接。
10、根据权利要求1至7任一项所述的静态零功耗安全节能转换器，其特征在于，还包括一个或多个被控位，所述被控位的L线通过所述磁保持继电器的触点与电网的L线连接，所述被控位的N线与电网的N线连接。
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