CN101867309A - 单电压开关状态转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单电压开关状态转换电路，单电源电压输入经开关S及其后面的假负载电容C1，与D1～D4构成的桥式整流器连接，整流后的电压，经分压电阻R1、R2分压和电容C2滤波后，串接一稳压管ZD1与光电耦合器U连接，光电耦合器负载R4与低电压Vcc连接，自光电耦合器负载输出低电平数字信号0/1。本发明的优点是在有效地将电源开关的通/断两种状态转换成直流低电压0/1数字控制信号的同时，通过光电耦合器还使输出端与输入端实现了电气上的绝缘，即电隔离。

Description

单电压开关状态转换电路

技术领域

本发明涉及一种控制信号转换电路，特别涉及一种单电压开关状态转换电路。

背景技术

利用电网交流电压供电的电气设备或器具，最为基本的控制是利用一只电源开关直接控制电源的通或断。

电气设备或器具适应的电源电压通常有所谓“单电压”和“宽电压”之分。所谓单电压是指电气设备或器具只能适应在供电系统规定范围(如±10％)内波动的某个固定的电网电压，如中国为220V，日本为100V，欧洲为240V，美国为120V或277V等等。适应单电压的电气设备或器具，在规定电网电压正常波动范围以外的条件下使用时，不但性能难以保证，有的还会造成损坏的不良后果。

用作切换电源通断的开关，除了使用最为普遍的手动机械式开关，还有以半导体器件(如可控硅)或电磁器件(如继电器触点)构成的自动控制开关，例如用于感应人体移动的光电开关。这些开关所起的作用仅是在电源开关接通时使电气设备或器具工作，而在电源断开时停止工作。

当要求这种开关的动作使电气设备或器具不是在“工作”和“不工作”之间切换，而是在“正常”和“降额”两种状态之间切换时，就要将开关的通/断两种状态进行转换，转换为电气设备或器具的工作状态控制电路能够识别的信号，最为通用的是低压直流数字信号0/1。一般还要求低压直流电路与交流电源供电电路之间有良好的电气绝缘。

一个典型的实例是，一种由可控硅或继电器构成的感应人体移动的光电开关，在可调定的背景光条件和可调定的感光区域范围内出现移动物体时，开关接通照明设备，经过可调定的一段时间之后，开关断开，关闭照明设备。现在要做的是在上述光电开关处于“断开”状态时，不是完全关闭照明设备，而是使之降低亮度。为此，首先要将电源开关的通/断两种状态进行转换，使成为照明设备的亮度控制电路能够识别的、与交流电源电气绝缘的低压直流数字信号0/1。

为了减小有功功率损耗，用纯电阻分压器从电源电压获取信息的方法必须使用高阻值的电阻。在以可控硅作开关器件的情况下，流经分压电阻的电流往往不足以达到可控硅工作所必须的维持电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种既满足了在采用可控硅作开关元件时能有足够的维持电流，又避免产生大的有功功率损耗的单电压开关状态转换电路。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种单电压开关状态转换电路，单电源电压输入经开关S及其后面的假负载电容C1，与D1～D4构成的桥式整流器连接，整流后的电压，经分压电阻R1、R2分压和电容C2滤波后，串接一稳压管ZD1与光电耦合器U连接，光电耦合器负载R4与低电压Vcc连接，自光电耦合器负载输出低电平数字信号0/1。

所述分压电阻R1、R2分压的输出电压，大于稳压管ZD1和光电耦合器U导通电压之和。

所述分压电阻R1、R2，或者连接在假负载电容C1的后面，此时整流输出的滤波电容C2并接一滤波电阻R3。

设置所述假负载电容C1，因为它对电源产生极小的附加功率损耗，但却能在以可控硅作为开关元件时提供保证可控硅能正常工作的维持电流。

当电源开关S合上时，所述假负载电容C1两端的电压就是电源电压，当电源开关S由闭合转为断开时，根据所述假负载电容C1的容量和所述分压电阻R1和R2的阻值，假负载电容C1两端的电压在限定的时间内降低到电源电压的五分之一以下。由于电源电压是相对固定的单一交流电压数值，如110V，120V，220V，240V，277V等等，很容易按要求选取和确定所述假负载电容C1的容量和所述分压电阻R1和R2的阻值。

所述假负载电容C1上的电压经分压电阻R1和R2分压并经所述桥式整流器D1～D4整流，经滤波电阻R3和滤波电容C2滤波获得整流电压Ua。或者假负载电容C1上的电压先经桥式整流器D1～D4整流，再由分压电阻R1和R2分压和滤波电容滤波C2同样可以获得整流电压Ua。

在电源开关S闭合时，分压整流或整流分压得到的直流电压Ua高于稳压二极管ZD1的击穿电压和光电耦合器U的光发射器件的正向导通电压之和，因而有电流流过稳压二极管ZD1和光电耦合器U的光发射器件，光电耦合器U的光接收器件经输出电阻R4输出电压Vcc，即数字低电平“0”。

在电源开关S断开时，电压Ua在规定时间内迅速降到低于稳压二极管ZD1的击穿电压，没有电流流过稳压二极管ZD1和光电耦合器U的光发射器件，光电耦合器U的光接收器件经输出电阻R4输出电压Vcc，即数字高电平“1”。

本发明的优越功效在于：本发明的单电压开关状态转换电路在有效地将电源开关的通/断两种状态转换成直流低电压0/1数字控制信号的同时，通过光电耦合器还使输出端与输入端实现了电气上的绝缘，即电隔离。

附图说明

附图1为本发明的单电压开关状态转换电路之一的电路图；

附图2为本发明的单电压开关状态转换电路之二的电路图；

图中标号说明

L-交流电源相线；       R3-滤波电阻；

N-交流电源中线；    R4-输出电阻；

S-电源开关；        ZD1-稳压二极管；

C1-假负载电容；     U-光电耦合器；

C2-滤波电容；       DC-直流0/1数字输出；

D1～D4-桥式整流器； Ua-开关状态电压；

R1，R2-分压电阻。

具体实施方式

以下结合附图所示，对本发明作进一步的描述。

本发明提供了一种单电压开关状态转换电路，单电源电压输入经开关S及其后面的假负载电容C1，与D1～D4构成的桥式整流器连接，整流后的电压，经分压电阻R1、R2分压和电容C2滤波后，串接一稳压管ZD1与光电耦合器U连接，光电耦合器负载R4与低电压Vcc连接，自光电耦合器负载输出低电平数字信号0/1。

所述分压电阻R1、R2分压的输出电压，大于稳压管ZD1和光电耦合器U导通电压之和。

所述分压电阻R1、R2，或者连接在假负载电容C1的后面，此时整流输出的滤波电容C2并接一滤波电阻R3。

如图1所示，所述分压电阻R1和R2并联连接在假负载电容C1的两端，所述桥式整流器D1～D4的两个二极管的正极与负极相接的输入端(～)并联连接在分压电阻R2两端，滤波电阻R3和滤波电容C2并联连接之后再并联在桥式整流器D1～D4的两个输出端上，滤波电容C2的正极和负极分别与桥式整流器D1～D4的两个二极管的负极相接的正输出端(+)和两个二极管的正极相接的负输出端(-)相接。桥式整流器D1～D4的正输出端(+)、滤波电容C2的正极和滤波电阻R3的公共连接点a与稳压二极管ZD1的阴极连接。在分压电阻R2上分得的电压经桥式整流器D1～D4整流，经滤波电阻R3和滤波电容C2滤波后在a点得到一个代表开关状态的低直流电压Ua。桥式整流器D1～D4的负输出端(-)、滤波电容C2的负极以及滤波电阻R3的公共连接点与光电耦合器U光发射器件的阴极相连接。光电耦合器U光发射器件的阳极与稳压二极管ZD1的阳极相连接。

或按图2，所述桥式整流器D1～D4的两个二极管的正极与负极相接的输入端(～)并联连接在所述假负载电容C1的两端。分压电阻R1和R2并联连接在桥式整流器D1～D4的(+)和(-)两个输出端上。滤波电容C2并联连接在分压电阻R2上，滤波电容C2的正极、稳压二极管的负极以及分压电阻R1和R2的结合点在a点连接在一起。所述桥式整流器D1～D4的负输出端(-)、滤波电容C2的负极以及分压电阻R2的另一端结合在一起的公共连接点与光电耦合器U光发射器件的阴极相连接。光电耦合器U光发射器件的阳极与稳压二极管ZD1的阳极相连接。

根据电源电压的额定值及规定的波动范围，选取适当的分压电阻R1和R2的分压比，使在电源开关S由闭合时，开关状态电压Ua略高于稳压二极管ZD1的击穿电压和光电耦合器U光发射器件正向导通电压之和，因而有电流流过稳压二极管ZD1和光电耦合器U的光发射器件，光电耦合器U的光接收器件经输出电阻R4输出数字低电平“0”。

在电源开关S由断开时，开关状态电压Ua将迅速降到低于稳压二极管ZD1的击穿电压，此后便没有电流流过稳压二极管ZD1和光电耦合器U的光发射器件，光电耦合器U的光接收器件经输出电阻R4输出数字高电平“1”。

通过上述的单电压开关状态转换电路，在单一供电电压的条件下，有效地实现了电源开关开关状态经转换电路得到了与开关状态相对应的，电气上与电源隔离的直流低电压数字控制信号0/1。

Claims (3)

1.一种单电压开关状态转换电路，其特征在于：

单电源电压输入经开关S及其后面的假负载电容C1，与D1～D4构成的桥式整流器连接，整流后的电压，经分压电阻R1、R2分压和电容C2滤波后，串接一稳压管ZD1与光电耦合器U连接，光电耦合器负载R4与低电压Vcc连接，自光电耦合器负载输出低电平数字信号0/1。

2.按权利要求1所述的单电压开关状态转换电路，其特征在于：

所述分压电阻R1、R2分压的输出电压，大于稳压管ZD1和光电耦合器U导通电压之和。

3.按权利要求1所述的单电压开关状态转换电路，其特征在于：

所述分压电阻R1、R2，或者连接在假负载电容C1的后面，此时整流输出的滤波电容C2并接一滤波电阻R3。

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