CN101741358B - 单双线兼容电子开关供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子开关的供电电路，其包括若干电子开关及整流模块，一个高频开关电源模块，一个单线制开态取电模块以及一个双线制供电整流二极管。本发明的电子开关供电电路实现了单线制开态、单线制关态、双线制开关态三种工作状态下的电源获取，同时利用高频开关电源输入电压范围宽、转换效率高的特点，使电子开关供电电路适应各种用电器和电网电压，待机电流小，供电能力强，结构简单，性能稳定可靠。

Description

单双线兼容电子开关供电电路

所属技术领域

本发明属于电网供电电子开关的供电电路技术。

背景技术

目前，电网供电电子开关的供电电路技术主要有两类。一是在开关盒中同时引入火线和零线，电子开关直接通过火线和零线获得电源(即双线制)。这种方式的稳定性好，适应能力强，但需要单独引入零线，在替换无零线引入的机械开关时很不方便。另外一种方式是，直接将电子开关的供电电路串联在火线回路中，通过其本身的串联电压降和回路电流获得电源(即单线制)。这种方式虽然不需要单独引入零线，但由于电网电压、电器类型(阻性、容性、感性、非线性等)、电器功率等因素都会影响串联电压降和回路电流，从而影响供电电路的稳定工作，导致这种方式存在适应电器范围较窄(如电器功率必须足够大)，供电能力不足，静态电能损失较大，不能适应全球电网电压等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能适应全球电网电压、宽电器类型(阻性、容性、感性、非线性等)、支持零功耗电器的电子开关供电电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是(参看图1)：在每路开关的火线出端[火线出1-火线出n+1](即接用电器一端)接整流二极管[D3]-[Dn+3]，将开关的串联电压整流，输出到A点，作为在单线制接法下，电子开关断开时的电压获取渠道；同时在所有电子开关一端共同相接的B点和火线进端增加了单线制开态取电电路，当电子开关闭合时，B点电压升高，当B点电压高于某一阈值电压(开态动作电压)时，Q会导通，在Q导通之前的电压同时也作用到整流二极管[D3]-[Dn+3]，整流后的电压输出到A点，将此时获得的电压作为在单线制接法下，电子开关闭合时的电压获取渠道；在双线制接法下，零线通过二极管D1整流后直接输出到A点。这样，在电子开关的所有工作状态下，A点均能获得一个持续的直流电压。A点电压经过滤波以后，输入到一个宽电压、高效率的高频开关电源，最后由开关电源输出所需的系统工作电压。

该供电电路包括若干电子开关及整流模块[400-40n]，一个高频开关电源模块[300]，一个单线制开态取电模块[301]以及一个双线制供电整流二极管D1。各部分结构分别描述如下：

每个电子开关及整流模块[400-40n]包含一个整流二极管[D3-Dn+3]和一个电子开关[200-20n]，电子开关可以是继电器、可控硅、场效应管等电源开关器件。电子开关[200-20n]一端共同连接于B点，另一端[火线出1-火线出n+1]则分别连接到整流二极管[D3-Dn+3]的阳极，同时通过外接线连接到用电器，整流二极管[D3-Dn+3]的阴极共同连接到A点。

当使用双线制接法时，双线制供电整流二极管D1的阳极连接到零线，阴极连接到A点。

高频开关电源模块[300]包含滤波电路[100]和开关电源电路[101]。滤波电路[100]输入端接A点，输出端和开关电源电路[101]相连。选择开关电源模块[300]时，要求输入电压范围为DC70V-DC400V，输出电压[电源输出1][电源输出2]可以根据电路实际要求设计，静态功耗小于50MW。

单线制开态取电模块[301]包含整流二极管D2，电压比较器[103]，延时及驱动电路[102]以及大功率场效应管Q1。D2的阳极接B点，阴极接电压比较器[103]，电压比较器[103]的输出接延时及驱动电路[102]的输入，延时及驱动电路[102]的输出接大功率场效应管Q1的栅极，大功率场效应管Q1的源极和输出火线相接(同时也是地线)，漏极和B点相接。电压比较器[103]的比较基准电压(即开态动作电压)为60V-70V，延时及驱动电路[102]的延时时间介于10-15毫秒之间。

本发明的有益效果是：使用简单的电路实现了单线制开态、单线制关态、双线制开关态三种工作状态下的电源获取，同时利用高频开关电源技术输入电压范围宽、转换效率高的特点，使电子开关供电电路适应各种用电器和电网电压，且待机电流小，供电能力强，结构简单，性能稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的电路原理示意图。

图2是三路电子开关供电电路图。

图3是一路可控硅调光开关供电电路图。

图4是一路可控硅调光+双路电子开关供电电路图。

具体实施方式

实施例一

本例是三路电子开关供电电路图，请参阅图2。

该实例包括三路电子开关及整流模块，每个模块分别由一只二极管D3，D6，D7和一只继电器组成K1，K2，K3，继电器的绕组一端接12V直流电压，另一端分别接控制信号输入端L1，L2，L3。

双线制供电整流二极管由D1组成，阳极连接到零线，阴极连接到滤波电路输入端。

单线制开态取电模块由D8，Z1，U3A，U3B，Q2，Q3，Q4及附属元件组成。其中Z1是额定电压为60-70V的稳压二极管，为开态动作电压的比较基准；U3A，U3B是带施密特功能的二输入与非门，与附属电路组成典型的延时电路；Q2，Q4组成驱动电路，驱动大功率场效应管Q3工作。电容C10是保护电容，防止Q3在高冲击电压下损坏。

C2，C3，L1组成典型的∏型滤波电路，U1，U2，T1及附属电路等组成高频开关电源电路，其中U1是高频开关电源集成电路TNY274，U2是基准电压源，要求静态电流小，如CYT431A。T1根据输出电压、输出功率等要求绕制。本开关电源输出两路低压直流电源，一路3.3V，一路12V。

实施例二

本例是一路可控硅调光开关供电电路图，请参阅图3。

本例是图1所示电子开关供电电路示意图的一种特殊形式。由于可控硅既是一种电源开关器件，同时能方便地控制其导通角，因此只要给可控硅Q1输入合适的控制信号，可控硅Q1可以同时替代电子开关和单线制开态取电模块的电路功能，所以本例省略了单线制开态取电模块的所有电路。对可控硅Q1的输入控制信号L1要求是：当Q1导通时，调整Q1导通角，使D3阴极电压始终大于70V。

实施例三

本例是一路可控硅调光+双路电子开关供电电路图，请参阅图4。

本例电路结构与实施例一不同之处在于用可控硅Q1取代了继电器K1，并且可控硅Q1的A1引脚直接接地。

Claims (4)

1.一种电子开关的供电电路，其包括若干电子开关及整流模块400-40n，一个高频开关电源模块[300]，一个开态取电电路模块[301]以及一个双线制供电整流二极管D1，其特征是：

双线制供电整流二极管D1的阳极连接到零线，阴极连接到A点；

开态取电电路模块[301]包含整流二极管D2、电压比较器[103]、延时及驱动电路[102]以及大功率场效应管Q1，其中整流二极管D2的阳极接B点，阴极接电压比较器[103]，电压比较器[103]的输出接延时及驱动电路[102]的输入，延时及驱动电路[102]的输出接大功率场效应管Q1的栅极，大功率场效应管Q1的源极和输出火线相接，漏极和B点相接；

电子开关及整流模块400包含一个整流二极管D3和一个电子开关200，其中整流二极管D3的阳极连接到电子开关200的火线出1端，同时通过外接线连接到用电器，阴极连接到A点，电子开关200另一端连接于B点；电子开关及整流模块401包含一个整流二极管D4和一个电子开关201，其中整流二极管D4的阳极连接到电子开关201的火线出2端，同时通过外接线连接到用电器，阴极连接到A点，电子开关201另一端连接于B点；......；电子开关及整流模块40n包含一个整流二极管Dn+3和一个电子开关20n，其中整流二极管Dn+3的阳极连接到电子开关20n的火线出n+1端，同时通过外接线连接到用电器，阴极连接到A点，电子开关20n另一端连接于B点；

开态取电电路模块[301]中的场效应管Q1的漏极与所有电子开关及整流模块400-40n的电子开关200-20n两端中未连接至整流二极管D3-Dn+3阳极的一端连接在一起至B点，电子开关及整流模块400-40n中的整流二极管D3-Dn+3阴极与双线制供电整流二极管D1的阴极相接至A点，A点形成的直流电源连接至高频开关电源模块[300]输入，由高频开关电源模块[300]向电子开关提供低压直流电源。

2.根据权利要求1所述的电子开关的供电电路，其特征是：开关电源模块[300]要求输入电压范围为DC70V-DC400V，空载功耗小于50MW。

3.根据权利要求1所述的电子开关的供电电路，其特征是：双线制接法是可选的。

4.根据权利要求1所述的电子开关的供电电路，其特征是：电压比较器[103]的比较基准电压为60V-70V，延时及驱动电路[102]的延时时间介于10-15毫秒之间。

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