CN102545864A

CN102545864A - 全负载二线制电子开关

Info

Publication number: CN102545864A
Application number: CN2012100111645A
Authority: CN
Inventors: 黄海军; 乔成; 王斌
Original assignee: Simon Electric China Co Ltd
Current assignee: Simon Electric China Co Ltd
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种全负载二线制电子开关，包括电子开关模块、变换器模块、电源与保护模块、控制模块和信号模块，所述电子开关模块分别电路连接所述控制模块、所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述控制模块分别电路连接所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述电源与保护模块分别电路连接所述信号模块和所述变换器模块。本发明的全负载二线制电子开关设计巧妙，结构简洁，可以实现二线制电子开关控制各种负载的功能，产品基本不受负载类型限制，同时电子开关技术平台通用性极强，可以实现出各种类型的电子开关，方便产品系列化、标准化，为产品市场空间的打开提供必要的技术条件，适于大规模推广应用。

Description

全负载二线制电子开关

技术领域

本发明涉及开关技术领域，特别涉及电子开关技术领域，具体是指一种全负载二线制电子开关。

背景技术

目前市场上的二线制电子开关，只能控制一种或两种类型的负载，无法实现控制多种甚至全负载的功能，产品受负载性质影响较大，严重影响市场推广，而且技术平台不宜扩展。

例如由于电路结构问题，一般很难实现控制多种负载的功能，或者由于电源效率的技术问题，针对某类电流消耗较高的产品，如声光控、遥控开关，很难降低输入电流至uA极水平，因而只能控制白炽灯等高能耗的负载。另外，由于当前二线制电子开关产品负载开态电路特性，无法控制诸如带电子变压器的卤素灯负载。

当前，全世界都在推行节能减排计划，因此对于国内用量较大的电子开关同样提出了降低其待机电流的要求。产品既要满足安装方便（二线制）的要求，又要满足极低的待机电流的要求，还要实现各种功能，如供电电流要求较高的遥控，声光控等电子产品，并能控制各种负载。因此，要满足以上要求，二线制电子开关必须解决以下行业难题：

1）二线制电子开关在负载关态时其待机电流小于40uA；

2）二线制电子开关在负载关态时，其内部电源须满足在市电电电压较宽的范围，如：100-270V的情况下，可以输出稳定的低压直流电压和一定的功率；

3）二线制电子开关在负载开态时，其内部供电电路不能破毁市电交流电的波形，以满足不同负载对电源的苛刻要求。

因此，需要提供一种全负载二线制电子开关，可以实现二线制电子开关控制各种负载的功能，产品基本不受负载类型限制，同时电子开关技术平台通用性极强，可以实现出各种类型的电子开关，方便产品系列化、标准化，为产品市场空间的打开提供必要的技术条件。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种全负载二线制电子开关，该全负载二线制电子开关设计巧妙，结构简洁，可以实现二线制电子开关控制各种负载的功能，产品基本不受负载类型限制，同时电子开关技术平台通用性极强，可以实现出各种类型的电子开关，方便产品系列化、标准化，为产品市场空间的打开提供必要的技术条件，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本发明的全负载二线制电子开关，其特点是，包括电子开关模块、变换器模块、电源与保护模块、控制模块和信号模块，所述电子开关模块分别电路连接所述控制模块、所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述控制模块分别电路连接所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述电源与保护模块分别电路连接所述信号模块和所述变换器模块。

较佳地，所述电子开关模块由第一整流桥B101、第一可控硅V101、第二可控硅V102、第一电阻R101、第二电阻R102、第三电阻R103和第四电阻R104构成。B101的正端3、V102正极和R101一端相连，R101的另一端与V101正端、T101的1端相连，V101的负极、V102的控制极和R103的一端相连，电阻R103的另一端、V102负极和B101的负端4相连，V101控制极、R102一端和R104一端相连，R104另一端连接于B011的负端4，R102的另一端连接于控制模块。

较佳地，所述变换器模块由第二变压器T102构成。T102的初级串联于开关回路中，一端和L输出连接，另一端和B101的2端连接，T102的次级两端分别和B102的1、2端相连。

较佳地，所述电源与保护模块由第一变压器T101、第二整流桥B102、第一整流二极管D101、第二整流二极管D102、第三整流二极管D103、第四整流二极管D104、第一集成电路IC101、第一稳压二极管Z101、第一电容C101、第二电容C102、第三电容C103、第四电容C104、第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107、第五电阻R105、第六电阻R106、第七电阻R107、第八电阻R108、第九电阻R109、第十电阻R110构成。T101的初级1端、R107、C105、C106的一端和V101的正极连接，C106的另一端和V102的阴极相连，C105的另一端、R107的另一端和D102的负极连接，T101的2端、D102的正端和IC101连接，T101的3端和D103的正极连接，D103的负极、D104的正极、C101的正极、C103的一端和R109的一端连接，T101的4端、C101的负极和C103的另一端连接，并连接于地电平，D104的负极和R108连接，R108的另一端、C104的一端和IC101连接，C104的另一端和IC101连接，并连接于地电平，R109的另一端、R110的一端和IC101连接，R110的另一端和地电平连接。R105、R106的一端和B102的正极连接，R105的另一端和C107的一端连接并连接与控制模块、C107的另一端和地电平连接，R106的另一端、Z101的负极、C102的正极、D101的正极相连，D101的负极和D103的负极连接、Z101、C102的负极连接与地电平。

本发明的有益效果具体在于：本发明的全负载二线制电子开关包括电子开关模块、变换器模块、电源与保护模块、控制模块和信号模块，所述电子开关模块分别电路连接所述控制模块、所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述控制模块分别电路连接所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述电源与保护模块分别电路连接所述信号模块和所述变换器模块，设计巧妙，结构简洁，可以实现二线制电子开关控制各种负载的功能，产品基本不受负载类型限制，同时电子开关技术平台通用性极强，可以实现出各种类型的电子开关，方便产品系列化、标准化，为产品市场空间的打开提供必要的技术条件，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的结构示意图。

图2是图1所示的具体实施例的典型电路原理示意图。

图3-4是图1所示的具体实施例的二种电路结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参见图1所示，本发明的全负载二线制电子开关包括电子开关模块、变换器模块、电源与保护模块、控制模块和信号模块，所述电子开关模块分别电路连接所述控制模块、所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述控制模块分别电路连接所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述电源与保护模块分别电路连接所述信号模块和所述变换器模块。

电子开关模块完成负载的开通与关断控制功能，同时为电源与保护模块输送电源，电子开关的开通与关断受控制模块控制；控制模块控制整个开关的协调工作；变换器模块完成负载开态时电源的取出和过载信号的取出，为电源与保护模块提供电源和保护信号，变换器模块电流-电压变换通过采用高效率变压器实现；电源与保护模块为产品其他模块提供开关关态与开态稳定电源，并在开态时提供保护信号的输出给控制模块；信号模块主要用于信号的检测功能，为控制模块提供控制信号。

请参见图2所示，所述电子开关模块由第一整流桥B101、第一可控硅V101、第二可控硅V102、第一电阻R101、第二电阻R102、第三电阻R103和第四电阻R104构成。B101的正端3、V102正极和R101一端相连，R101的另一端与V101正端、T101的1端相连，V101的负极、V102的控制极和R103的一端相连，电阻R103的另一端、V102负极和B101的负端4相连，V101控制极、R102一端和R104一端相连，R104另一端连接于B011的负端4，R102的另一端连接于控制模块。受控制模块的控制，进而控制负载的开与关。

所述变换器模块由第二变压器T102构成。T102的初级串联于开关回路中，一端和L输出连接，另一端和B101的2端连接，T102的次级两端分别和B102的1、2端相连。

所述电源与保护模块由第一变压器T101、第二整流桥B102、第一整流二极管D101、第二整流二极管D102、第三整流二极管D103、第四整流二极管D104、第一集成电路IC101、第一稳压二极管Z101、第一电容C101、第二电容C102、第三电容C103、第四电容C104、第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107、第五电阻R105、第六电阻R106、第七电阻R107、第八电阻R108、第九电阻R109、第十电阻R110构成。T101的初级1端、R107、C105、C106的一端和V101的正极连接，C106的另一端和V102的阴极相连，C105的另一端、R107的另一端和D102的负极连接，T101的2端、D102的正端和IC101连接，T101的3端和D103的正极连接，D103的负极、D104的正极、C101的正极、C103的一端和R109的一端连接，T101的4端、C101的负极和C103的另一端连接，并连接于地电平，D104的负极和R108连接，R108的另一端、C104的一端和IC101连接，C104的另一端和IC101连接，并连接于地电平，R109的另一端、R110的一端和IC101连接，R110的另一端和地电平连接。R105、R106的一端和B102的正极连接，R105的另一端和C107的一端连接并连接与控制模块、C107的另一端和地电平连接，R106的另一端、Z101的负极、C102的正极、D101的正极相连，D101的负极和D103的负极连接、Z101、C102的负极连接与地电平。

变压器T101、集成电路IC101，电容C101、C103、C104、C105、C106，二极管D102、D103、D104，电阻R107、R108、R109、R110构成负载关态供电电路，它的实质为一个高效率微功耗开关电源，其中IC101为微功耗电源控制电路，自身功耗极低，控制整个开关电源的协调有序工作，该电源可实现输入电压范围较宽的情况下，保证输出电源的稳定性，同时实现负载关态情况下40uA以下的静态电流，电容C106为高压滤波电容，电容C101、C103为低压输出滤波电容，保证输出电源的可靠稳定性，电阻R107、电容C105、二极管D102构成开关电源吸收电路，二极管D103为开关电源输出整流二极管，二极管D104、电阻R108、电容C104构成电源控制电路IC101的供电电路，以提高开关电源效率，并降低开关电源的待机功耗，电阻R109、R110组成开关电源的反馈电路，控制输出电压。

变压器T102、整流桥B102、电阻R106、稳压二极管Z101、电容C102、二极管D101构成电子开关负载开态供电电路，和关态供电电路合成电子开关系统电源。

电阻R105、电容C107构成电子开关过载保护电路，和产品的控制模块连接，为控制模块提供保护信号。

请参见图3所示，图3显示的是基于图2所示的电路原理示意图的一种具体电路结构，其中：

整流桥D201，MOS管V201，电阻R202、R203构成电子开关模块；变压器T202，整流桥D202，电阻R206，稳压二极管Z201，电容C202，二极管D201构成负载开态供电电路，满足产品负载开态时的电源供给；变压器T201，电源控制电路IC201及其周边元器件构成产品负载关态时的供电电路，其中，电容C206为高压滤波电容，二极管D202，电容C205，电阻R207构成开关电源的吸收电路，电容C201、C203为电源的滤波电容，二极管D203为开关电源的整流二极管，二极管D204，电阻R208，电容C204构成开关电源控制电路的供电电路，以提高电源输出效率，电阻R209、R210分压后作为开关电源的反馈电路。

该电路中的电子开关V201受控制模块控制，开关电源在待机电极低的情况下可提供较高的输出功率。

请参见图4所示，图4显示的是基于图2所示的电路原理示意图的另一种具体电路结构，其中：

IGBT管V301、V302，电阻R302、R304构成电子开关模块；变压器T302，整流桥B301，电阻R306，稳压二极管Z301，电容C302，二极管D301构成负载开态时供电电路，满足产品负载开态时的电路电源供给；电感L301，集成电路IC301及其周边元器件构成产品负载关态时的电路供电电路，其中，电容C306为高压滤波电容，电容C301、C303为电源的滤波电容，二极管D303为开关电源的续流二极管，二极管D302，电阻R308，电容C304构成开关电源控制电路的供电电路，以提高电源效率，电阻R309、R310分压构成开关电源输出电压的反馈电路。

该电路中的电子开关V301、V302受控制模块控制，开关电源在待机电极低的情况下可提供较高的输出功率。

综上，本发明的全负载二线制电子开关设计巧妙，结构简洁，可以实现二线制电子开关控制各种负载的功能，产品基本不受负载类型限制，同时电子开关技术平台通用性极强，可以实现出各种类型的电子开关，方便产品系列化、标准化，为产品市场空间的打开提供必要的技术条件，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种全负载二线制电子开关，其特征在于，包括电子开关模块、变换器模块、电源与保护模块、控制模块和信号模块，所述电子开关模块分别电路连接所述控制模块、所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述控制模块分别电路连接所述电源与保护模块以及所述变换器模块，所述电源与保护模块分别电路连接所述信号模块和所述变换器模块。

2.根据权利要求1所述的全负载二线制电子开关，其特征在于，所述电子开关模块由第一整流桥B101、第一可控硅V101、第二可控硅V102、第一电阻R101、第二电阻R102、第三电阻R103和第四电阻R104构成，B101的正端3、V102正极和R101一端相连，R101的另一端与V101正端、T101的1端相连，V101的负极、V102的控制极和R103的一端相连，电阻R103的另一端、V102负极和B101的负端4相连，V101控制极、R102一端和R104一端相连，R104另一端连接于B011的负端4，R102的另一端连接于控制模块。

3.根据权利要求1所述的全负载二线制电子开关，其特征在于，所述变换器模块由第二变压器T102构成，T102的初级串联于开关回路中，一端和L输出连接，另一端和B101的2端连接，T102的次级两端分别和B102的1、2端相连。

4.根据权利要求1所述的全负载二线制电子开关，其特征在于，所述电源与保护模块由第一变压器T101、第二整流桥B102、第一整流二极管D101、第二整流二极管D102、第三整流二极管D103、第四整流二极管D104、第一集成电路IC101、第一稳压二极管Z101、第一电容C101、第二电容C102、第三电容C103、第四电容C104、第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107、第五电阻R105、第六电阻R106、第七电阻R107、第八电阻R108、第九电阻R109、第十电阻R110构成，T101的初级1端、R107、C105、C106的一端和V101的正极连接，C106的另一端和V102的阴极相连，C105的另一端、R107的另一端和D102的负极连接，T101的2端、D102的正端和IC101连接，T101的3端和D103的正极连接，D103的负极、D104的正极、C101的正极、C103的一端和R109的一端连接，T101的4端、C101的负极和C103的另一端连接，并连接于地电平，D104的负极和R108连接，R108的另一端、C104的一端和IC101连接，C104的另一端和IC101连接，并连接于地电平，R109的另一端、R110的一端和IC101连接，R110的另一端和地电平连接，R105、R106的一端和B102的正极连接，R105的另一端和C107的一端连接并连接与控制模块、C107的另一端和地电平连接，R106的另一端、Z101的负极、C102的正极、D101的正极相连，D101的负极和D103的负极连接、Z101、C102的负极连接与地电平。