CN104518766A - 功率器件的开关控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关控制电路领域，尤其涉及对功率器件的开关控制。本发明提出一种功率器件的开关控制方法，包括如下步骤：A，对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集；B，根据采集到的相邻两个过零点信号的间隔时间△t来对一计时器的过零点计时周期T_gl进行同步校准；C，完成计时器的过零点计时周期T_gl的同步校准后，断开对开关回路进行过零点信号采集通道；D，当对功率器件的开关回路发出通断控制操作指令时，根据计时器的计时而延时至其下一个过零点时刻到来，再使开关器件执行通断切换操作。本发明避免了大功率器件的开关控制电路在对开关进行通断切换的过程发生打火花现象。

Description

功率器件的开关控制方法

技术领域

本发明涉及开关控制电路领域，尤其涉及对功率器件的开关控制。

背景技术

在一些家用的较大功率器件（如电视机、洗衣机、节能灯等）的使用中，常需要进行开、关（主要通过继电器）切换控制。但是这些功率器件的开关控制电路在对开关进行通断切换的过程需要尽可能地避免火花出现，以保证这些功率器件的使用安全。如CN101820274A提出利用控制开关晶体管的断开与导通来避免电控机械开关器件（如继电器）在进行通断切换的过程火花的产生，但是其成本较高且不能用于更大功率器件中。

发明内容

因此，针对上述问题，本发明提出一种功率器件的开关控制方法来解决。

本发明的技术方案如下：

一种功率器件的开关控制方法，包括如下步骤：

A，对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集；

B，根据采集到的相邻两个过零点信号的间隔时间△t来对一计时器的过零点计时周期T_gl进行同步校准；

C，完成计时器的过零点计时周期T_gl的同步校准后，断开对开关回路进行过零点信号采集通道；

D，当对功率器件的开关回路发出通断控制操作指令时，根据计时器的计时而延时至其下一个过零点时刻到来，再使开关器件执行通断切换操作。

进一步的，步骤A中，通过一个过零信号检测电路来对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集。

进一步的，步骤B中，通过一个控制电路的软件计时器来进行周期计时。

进一步的，步骤D中，延时操作时间T_ys=过零点计时周期T_gl-发出通断控制操作指令的当前时刻T_i。

本发明采用如上技术方案实现，可以避免了大功率器件的开关控制电路在对开关进行通断切换的过程发生打火花现象，同时也不影响开关控制电路的正常使用，且实现电路成本低廉，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了避免电控机械开关器件（如继电器）在进行通断切换的过程火花的产生，本发明提出一种功率器件的开关控制方法，是利用延时切换的方式实现；具体是：先采集到交流电网的过零点信号，然后计时器即刻同步控制器的过零点计时周期，在功率器件的开关控制电路发出通断控制操作指令时，使其延时至下一个交流电网的过零点时刻，再控制电控机械开关器件执行通断切换。

更具体地说，本发明的功率器件的开关控制方法包括如下步骤：

A），对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集；

B），根据采集到的相邻两个过零点信号的间隔时间△t来对一计时器的过零点计时周期进行同步校准；

C），完成计时器的过零点计时周期的同步校准后，断开对开关回路进行过零点信号采集通道；

D），当对功率器件的开关回路发出通断控制操作指令时，根据计时器的计时而延时至其下一个过零点时刻到来，再使开关器件执行通断切换操作。

为了更加清楚地展示本发明，下面结合一个具体的实施例来详细说明。

参阅图1所示，本发明的功率器件的开关控制方法可以利用以下电路实现，一继电器开关控制电路10与一功率器件串联并连接于AC市电，构成一开关回路，一过零点信号采集电路20和一开关电路40串联后与该开关回路旁接，构成一个检测回路，该过零点信号采集电路20的输出端和一控制电路30的信号采集端口连接，该开关电路40的开关控制输入端与控制电路30的控制输出端连接，该控制电路30的另一控制输出端连接于该继电器开关控制电路10的开关控制端。

其中该实施例，该电路中的功率器件是以节能灯DS1为例，接有功率器件节能灯DS1与一个继电器开关控制电路10串联，并两输入端J1连接于市电（火线L、零线N）构成一个开关回路。该继电器开关控制电路10是由一个常开继电器K1和驱动三极管Q2、Q3构成的二级驱动电路构成。当使用较大功率的节能灯DS1时，在继电器开关控制电路10进行通断切换的过程，常会有打火花现象发生，大大影响使用安全。因此，需要借助本发明上述的开关控制方法来使该继电器开关控制电路10进行通断切换发生在该开关回路（即市电）的过零点时刻。具体是通过并联一个过零点信号采集电路20来进行过零点信号采集，该实施例的过零点信号采集电路20是利用光耦器件U2、PNP三极管Q1及外围电阻器件R1、R3-R5构成的过零点信号采集电路，也可以采用现有技术的其他过零点信号采集电路替代。

当该过零点信号采集电路20采集的过零点信号经过电阻器件R5传输给控制电路30的信号采集端口连接，该实施例的控制电路30是以一AT89C2051型号单片机芯片及其外围器件构成的单片机控制电路为例，则电阻器件R5传输的信号与该单片机芯片U1的中断端口P3.3连接，从而每当该过零点信号采集电路20输入过零点信号时，则该单片机芯片U1产生一个中断并及时记录该过零点信号的时间。该开关控制方法中的计时器可以借由该单片机芯片U1的软件计时器来实现，该控制电路30根据接收到的相邻两个过零点信号产生中断的间隔时间△t（软件计时器进行时间计时）来作为一个标准的过零点计时周期T_gl。

在该电路首次接通于AC市电时，由于继电器开关控制电路10是常开状态不导通，而旁接的检测回路先形成一个导通回路（过零点信号采集电路20的光耦器件U2输入端处于导通，开关电路40由控制电路30控制导通），然后由该过零点信号采集电路20进行过零点信号采集，当该控制电路30接收并记录了相邻两个过零点信号产生中断的间隔时间△作为一个标准的过零点计时周期T_gl，完成计时器的过零点计时周期的同步校准后，由该控制电路30再输出一个开关控制信号（单片机芯片U1的P1.0端口）来使开关电路40的开关断开，从而断开对开关回路进行过零点信号采集通道（即断开旁接的检测回路）。该开关电路40是由一个光耦器件U3实现，是一种具有光电隔离的开关器件。

这样做的目的在于，当控制电路30接收并记录个标准的过零点计时周期T_gl，该过零点计时周期T_gl就可以作为一个标准使用，因为AC电网的正弦波是十分稳定的，没必要一直采集相邻两个过零点信号产生中断的间隔时间△，否则会因该检测回路的持续导通而对接有功率器件的开关回路产生干扰，如使节能灯DS1在关闭时发生闪烁（鬼火现象）。当在某一时刻T_i对功率器件的开关回路发出导通控制操作指令时，例如由一遥控器或者智能家居控制器发出关闭节能灯DS1的指令时（根据输入方式不同，控制电路30可能还连接有遥控器接收电路或者通信电路用以接收该关闭指令，图1的该实施例简化未画出），则控制电路30根据计时器（其软件计时器）的计时而使其延时至下一个交流电网的过零点时刻，再发出一个控制信号，而使与该控制电路30控制输出端连接的该继电器开关控制电路10的开关器件（常开继电器K1）执行断开切换操作，则延时操作时间T_ys=T_gl-T_i；当在某另一时刻对功率器件的开关回路发出断开控制操作指令时，与之相同，该控制电路30也是根据计时器的计时而延时至其下一个过零点时刻到来，再使该继电器开关控制电路10开关器件执行导通切换操作，不再重复说明。

这样，本发明利用延时切换开关的方式来对功率器件的开关回路进行操作，先采集到交流电网的过零点信号，然后计时器即刻同步控制器的过零点计时周期，完成计时器的过零点计时周期的同步校准后，断开对开关回路进行过零点信号采集通道以避免对接有功率器件的开关回路的使用产生干扰，该过零点计时周期作为后续一个标准周期继续使用，当功率器件的开关控制电路发出通断控制操作指令时，使其延时至下一个交流电网的过零点时刻，再控制电控机械开关器件执行通断切换。从而避免了大功率器件的开关控制电路在对开关进行通断切换的过程发生打火花现象，同时也不影响开关控制电路的正常使用，且实现电路成本低廉，具有良好的应用前景。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种功率器件的开关控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A，对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集；

B，根据采集到的相邻两个过零点信号的间隔时间△t来对一计时器的过零点计时周期T_gl进行同步校准；

C，完成计时器的过零点计时周期T_gl的同步校准后，断开对开关回路进行过零点信号采集通道；

D，当对功率器件的开关回路发出通断控制操作指令时，根据计时器的计时而延时至其下一个过零点时刻到来，再使开关器件执行通断切换操作。

2.根据权利要求1所述的功率器件的开关控制方法，其特征在于：步骤A中，通过一个过零信号检测电路来对接有功率器件的开关回路进行过零点信号采集。

3.根据权利要求1所述的功率器件的开关控制方法，其特征在于：步骤B中，通过一个控制电路的软件计时器来进行周期计时。

4.根据权利要求1所述的功率器件的开关控制方法，其特征在于：步骤D中，延时操作时间T_ys=过零点计时周期T_gl-发出通断控制操作指令的当前时刻T_i。