CN105490674B - 一种串联取电电容触摸开关 - Google Patents

Abstract

本发明属于电容触摸开关领域，提供了一种串联取电电容触摸开关，包括开关输入端、开关第一输出端、开关第二输出端、控制电路、过零采集电路、可控硅驱动电路和串联取电电路；开关输入端耦合过零电阻；控制电路包括控制第一输出端、控制第二输出端；可控硅驱动电路包括驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端，驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端分别耦合控制电路的控制第一输出端、控制第二输出端；串联取电电路包括串联电压端、串联输入端、串联第一输出端和串联第二输出端，串联电压端耦合控制电路的控制电压端。可以在现有电工行业的布线标准下，完成电容触摸开关的多联控制。

Description

一种串联取电电容触摸开关

技术领域

本发明属于触摸开关领域，尤其涉及一种串联取电电容触摸开关。

背景技术

当前采用的电容触摸开关存在2类方式：

第一类是双线制的电容触摸开关，这类方式可以实现多级串联的技术应用，但是与电工行业的布线标准存在较大的差异，所以在实际的应用中存在很大的问题。

第二类是串联型取电的电容触摸开关，这类方式可以与传统电工行业的布线标准一致，但是无法实现多级联控的功能。所以实际的应用范围很小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种需要满足行业的布线标准同时满足多联控制的实际应用要求的串联取电电容触摸开关。

本发明是这样实现的，一种串联取电电容触摸开关，包括开关输入端、开关第一输出端、开关第二输出端、控制电路、过零采集电路、可控硅驱动电路和串联取电电路；

所述过零采集电路包括过零第一输入端、过零第二输入端和过零输出端，所述开关输入端耦合过零电阻，所述过零第一输入端、过零第二输入端分别耦合所述过零电阻两端；

所述控制电路包括控制输入端、控制第一输出端、控制第二输出端和控制电压端，所述控制输入端耦合所述过零采集电路的过零输出端；

所述可控硅驱动电路包括驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端、驱动电路输入端、驱动电路第一输出端和驱动电路第二输出端，所述驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端分别耦合所述控制电路的控制第一输出端、控制第二输出端，所述驱动电路输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述驱动电路第一输出端、驱动电路第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端；

所述串联取电电路包括串联电压端、串联输入端、串联第一输出端和串联第二输出端，所述串联电压端耦合所述控制电路的控制电压端，所述串联输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述串联第一输出端、串联第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端。

优选地，所述串联取电电路包括串联第一子电路、串联第二子电路和稳压子电路；

所述串联第一子电路包括第一整流桥电路、第一反馈电路，所述第一整流桥电路输入端耦合串联输入端和串联第一输出端，所述第一整流桥电路输出端耦合第一反馈电路输入端，所述第一反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端；

所述串联第二子电路包括第二整流桥电路、第二反馈电路，所述第二整流桥电路输入端耦合串联输入端和串联第二输出端，所述第二整流桥电路输出端耦合第二反馈电路输入端，所述第二反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端；

所述稳压子电路输出端耦合串联电压端。

优选地，所述第一整流桥电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一整流桥电路的所述第一输入端耦合串联输入端，所述第一整流桥电路的所述第二输入端耦合串联第一输出端，

所述第一整流桥电路的所述第一输出端通过电阻R1耦合三极管Q1的控制端，所述第一整流桥电路的所述第二输出端耦合三极管Q1的输出端，所述三极管Q1的输入端耦合第一变压器的初级的同名端，所述第一整流桥电路的所述第一输出端耦合第一变压器初级的另一端，

所述三极管Q1输出端通过电阻R3耦合第一变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q1的控制端通过电容C13耦合第一变压器辅助绕组另一端，

所述三极管Q1的控制端通过所述电容C13耦合二极管D2的负极，所述二极管D2的正极通过电容C14耦合所述第一整流桥电路的所述第二输出端，所述二极管D2正极通过稳压二极管D1耦合三极管Q1控制端，

所述第一变压器次级同名端耦合二极管D3正极，所述二极管D3负极耦合稳压子电路的输入端，所述二极管D3负极通过电容C3接地，所述第一变压器次级另一端接地；

所述第二整流桥电路包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端，所述第三输入端耦合串联输入端，所述第四输入端耦合串联第二输出端，

所述第三输出端耦合三极管Q4的控制端，所述第四输出端耦合三极管Q4的输出端，所述三极管Q4的输入端耦合第二变压器初级的同名端，所述第三输出端耦合第二变压器初级的另一端，

所述三极管Q4输出端通过电阻R19耦合第二变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q4的控制端通过电容C16耦合第二变压器辅助绕组另一端，

所述三极管Q4的控制端通过所述电容C16耦合二极管D8的负极，所述二极管D8的正极通过电容C17耦合第四输出端，所述二极管D8正极通过稳压二极管D7耦合三极管Q4控制端，

所述第二变压器次级的同名端串联二极管D6、二极管D5耦合至稳压子电路的输入端，所述第二变压器次级的另一端通过电容C15耦合至二极管D6和二极管D5之间。

优选地，所述第一变压器和第二变压器为高频变压器。

优选地，所述三极管Q1的控制端与电容C13之间设有电阻R2，所述三极管Q4的控制端与电容C16之间设有电阻R18。

优选地，所述稳压子电路输出端通过电容C4接地。

优选地，所述可控硅驱动电路包括可控硅第一子电路和可控硅第二子电路；

所述可控硅第一子电路的输入端耦合可控硅Q2的输入端，所述可控硅第一子电路的输出端耦合可控硅Q2的输出端，所述可控硅Q2的控制端耦合光电耦合器U3的第一输出端，所述光电耦合器U3的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第一输入端；

所述可控硅第二子电路的输入端耦合可控硅Q3的输入端，所述可控硅第二子电路的输出端耦合可控硅Q3的输出端，所述可控硅Q3的控制端耦合光电耦合器U5的第一输出端，所述光电耦合器U5的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第二输入端。

优选地，所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电容C8和电阻R8连接至所述可控硅第一子电路的输出端，所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电阻R5和电阻R4连接光电耦合器U3的第二输出端，电阻R5和电阻R4之间通过电容C9连接可控硅第一子电路的输出端；

所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电容C10和电阻R16连接至所述可控硅第二子电路的输出端，所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电阻R10和电阻R9连接光电耦合器U5的第二输出端，电阻R10和电阻R9之间通过电容C12连接可控硅第一子电路的输出端。

优选地，所述过零电阻为锰铜丝。

优选地，所述过零电阻为2.5毫欧。

本发明由于在与负载串联的电路中，利用可控硅的开通原理，在过零点后的可控硅自动关断的特性，利用这个一个特点获取后端控制电路需要的微弱功率，将这一部分获取的电压通过整流后，传递给高频电源，高频电源将一次侧获取的能量，有效的传递到二次侧，由于前端获取能量时使用的高电压和微弱电流，而这个能量通过高频电源转换为低压，较大电流的适用电压等级，控制电路获取这个能量后，通过可控硅驱动电路完成，可控硅的控制。当后端能量不够时，可控硅的驱动电路将关闭，而可控硅没有驱动信号后，在下一个过零点，可控硅将自动关断，这时高频电源再次重串联电路中获取能量，周而复始的完成这样的能量获取。由于交流电的频率是50Hz，而能量获取会在每一个周期能获取一定的电能做为二次侧的能量的有效补充，所以控制电源可以有选择性的驱动相应的可控硅，完成相应回路的有效驱动。可以在现有电工行业的布线标准下，完成电容触摸开关的多联控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种串联取电电容触摸开关示意图。

图2是本发明实施例提供的串联取电电路示意图。

图3是本发明实施例提供的可控硅驱动电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种串联取电电容触摸开关，包括开关输入端、开关第一输出端、开关第二输出端、控制电路、过零采集电路、可控硅驱动电路和串联取电电路；

所述过零采集电路包括过零第一输入端、过零第二输入端和过零输出端，所述开关输入端耦合过零电阻，所述过零第一输入端、过零第二输入端分别耦合所述过零电阻两端；

所述控制电路包括控制输入端、控制第一输出端、控制第二输出端和控制电压端，所述控制输入端耦合所述过零采集电路的过零输出端；

所述可控硅驱动电路包括驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端、驱动电路输入端、驱动电路第一输出端和驱动电路第二输出端，所述驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端分别耦合所述控制电路的控制第一输出端、控制第二输出端，所述驱动电路输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述驱动电路第一输出端、驱动电路第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端；

所述串联取电电路包括串联电压端、串联输入端、串联第一输出端和串联第二输出端，所述串联电压端耦合所述控制电路的控制电压端，所述串联输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述串联第一输出端、串联第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端。

所述过零电阻为2.5毫欧的锰铜丝。L作为开关输入端，L1-1作为一路输出即开关第一输出端，L1-2作为另一路输出即开关第二输出端，串联取电电路获取控制电路需要的工作电压，过零采集电路通过采集2.5毫欧的锰铜丝获取过零信号，控制电路通过逻辑锁定，在控制第一输出端SCR1与控制第二输出端SCR2中有且只有驱动一个可控硅工作。

本实施例由于在与负载串联的电路中，利用可控硅的开通原理，在过零点后的可控硅自动关断的特性，利用这个一个特点获取后端控制电路需要的微弱功率，将这一部分获取的电压通过整流后，传递给高频电源，高频电源将一次侧获取的能量，有效的传递到二次侧，由于前端获取能量时使用的高电压和微弱电流，而这个能量通过高频电源转换为低压，较大电流的适用电压等级，控制电路获取这个能量后，通过可控硅驱动电路完成，可控硅的控制。当后端能量不够时，可控硅的驱动电路将关闭，而可控硅没有驱动信号后，在下一个过零点，可控硅将自动关断，这时高频电源再次重串联电路中获取能量，周而复始的完成这样的能量获取。由于交流电的频率是50Hz，而能量获取会在每一个周期能获取一定的电能做为二次侧的能量的有效补充，所以控制电源可以有选择性的驱动相应的可控硅，完成相应回路的有效驱动。可以在现有电工行业的布线标准下，完成电容触摸开关的多联控制。触摸开关面板实际使用中需要满足行业的布线标准，同时也需要满足多联控制的实际应用要求，本实施例解决了双线制电容触摸开关的布线缺陷，同时延伸了串联取电型电容触摸开关的多联控制功能。可以在现有电工行业的布线标准下，完成电容触摸开关的多联控制。电容触摸开关的多联控制。通过多路串联方式获取控制电路工作电压，控制电路控制多路并联可控硅。

所述串联取电电路包括串联第一子电路、串联第二子电路和稳压子电路；

所述串联第一子电路包括第一整流桥电路U6、第一反馈电路，所述第一整流桥电路U6输入端耦合串联输入端和串联第一输出端，所述第一整流桥电路U6输出端耦合第一反馈电路输入端，所述第一反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端；

所述串联第二子电路包括第二整流桥电路U7、第二反馈电路，所述第二整流桥电路U7输入端耦合串联输入端和串联第二输出端，所述第二整流桥电路U7输出端耦合第二反馈电路输入端，所述第二反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端；

所述稳压子电路输出端耦合串联电压端。

所述第一整流桥电路U6包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一整流桥电路U6的第一输入端耦合串联输入端，所述第一整流桥电路U6的第二输入端耦合串联第一输出端，

所述第一整流桥电路U6的第一输出端通过电阻R1耦合三极管Q1的控制端，所述第一整流桥电路U6的第二输出端耦合三极管Q1的输出端，所述三极管Q1的输入端耦合第一变压器的初级的同名端，所述第一整流桥电路U6的第一输出端耦合第一变压器初级的另一端，所述三极管Q1输出端通过电阻R3耦合第一变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q1的控制端通过电容C13耦合第一变压器辅助绕组另一端，所述三极管Q1的控制端通过所述电容C13耦合二极管D2的负极，所述二极管D2的正极通过电容C14耦合第一整流桥电路U6的第二输出端，所述二极管D2正极通过稳压二极管D1耦合三极管Q1控制端，所述第一变压器次级同名端耦合二极管D3正极，所述二极管D3负极耦合稳压子电路的输入端，所述二极管D3负极通过电容C3接地，所述第一变压器次级另一端接地；

所述第二整流桥电路U7包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端，所述第三输入端耦合串联输入端，所述第四输入端耦合串联第二输出端，

所述第三输出端耦合三极管Q4的控制端，所述第四输出端耦合三极管Q4的输出端，所述三极管Q4的输入端耦合第二变压器初级的同名端，所述第三输出端耦合第二变压器初级的另一端，所述三极管Q4输出端通过电阻R19耦合第二变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q4的控制端通过电容C16耦合第二变压器辅助绕组另一端，所述三极管Q4的控制端通过所述电容C16耦合二极管D8的负极，所述二极管D8的正极通过电容C17耦合第四输出端，所述二极管D8正极通过稳压二极管D7耦合三极管Q4控制端，所述第二变压器次级的同名端串联二极管D6、二极管D5耦合至稳压子电路的输入端，所述第二变压器次级的另一端通过电容C15耦合至二极管D6和二极管D5之间。

所述第一变压器和第二变压器为高频变压器。

所述三极管Q1的控制端与电容C13之间还设有电阻R2，所述三极管Q4的控制端与电容C16之间还设有电阻R18。

所述稳压子电路输出端通过电容C4接地。

在串联取电电路中，通过整流桥，将交流电整流成需要直流电，通过在低电压时，Q1或Q4三极管通过基极获取触发电压，Q1或Q4导通，高频变压器初级通过电流，在辅助绕组侧获取感应电动势，叠加在Q1或Q4的基极形成正反馈，Q1或Q4迅速导通，当到达Q1或Q4的饱和区域时，Q1与Q4的集射极电压增大，变压器初级电压降低，导致基极电流减小，由于辅助绕组的正反馈作用，Q1与Q4迅速截至，由于初级与次级是电感负载，通过闭合磁路，将初级获取的电动势，通过磁场传递给次级。次级经过整流输出一个相对平稳的直流电，经U1稳压为控制电路需要的稳定直流电。

所述可控硅驱动电路包括可控硅第一子电路和可控硅第二子电路；

所述可控硅第一子电路的输入端耦合可控硅Q2的输入端，所述可控硅第一子电路的输出端耦合可控硅Q2的输出端，所述可控硅Q2的控制端耦合光电耦合器U3的第一输出端，所述光电耦合器U3的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第一输入端；

所述可控硅第二子电路的输入端耦合可控硅Q3的输入端，所述可控硅第二子电路的输出端耦合可控硅Q3的输出端，所述可控硅Q3的控制端耦合光电耦合器U5的第一输出端，所述光电耦合器U5的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第二输入端。

所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电容C8和电阻R8连接至所述可控硅第一子电路的输出端，所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电阻R5和电阻R4连接光电耦合器U3的第二输出端，电阻R5和电阻R4之间通过电容C9连接可控硅第一子电路的输出端；

所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电容C10和电阻R16连接至所述可控硅第二子电路的输出端，所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电阻R10和电阻R9连接光电耦合器U5的第二输出端，电阻R10和电阻R9之间通过电容C12连接可控硅第一子电路的输出端。

合光电耦合器U3的第一输入端与控制电压端之间设有电阻R6，合光电耦合器U5的第一输入端与控制电压端之间设有电阻R11。电阻R5、电阻R4、电容C9组成分压电路，电容C9保护可控硅Q2和光电耦合器U3不易烧坏。电阻R10、电阻R9、电容C12组成分压电路，电容C12保护可控硅Q3和光电耦合器U5不易烧坏。

在可控硅驱动电路中，驱动电路输入端VIN作为可控硅的公共端，通过驱动电路第一控制端SCR1或驱动电路第二控制端SCR2互锁输出，这时三极管Q2与三极管Q3有且只有在同一时刻能够开通一个可控硅，这时开通的这一路可控硅将获取支持负载工作的电压，负载工作。当控制电路的驱动信号发生翻转时，将关闭当前的信号并驱动另外一路信号。互锁信号通过与非门控制完成。

上述所有电路采用的电阻采用至少精度1％的电阻。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，包括开关输入端、开关第一输出端、开关第二输出端、控制电路、过零采集电路、可控硅驱动电路和串联取电电路；

所述过零采集电路包括过零第一输入端、过零第二输入端和过零输出端，所述开关输入端耦合过零电阻，所述过零第一输入端、过零第二输入端分别耦合所述过零电阻两端；

所述控制电路包括控制输入端、控制第一输出端、控制第二输出端和控制电压端，所述控制输入端耦合所述过零采集电路的过零输出端；

所述可控硅驱动电路包括驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端、驱动电路输入端、驱动电路第一输出端和驱动电路第二输出端，所述驱动电路第一控制端、驱动电路第二控制端分别耦合所述控制电路的控制第一输出端、控制第二输出端，所述驱动电路输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述驱动电路第一输出端、驱动电路第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端；

所述串联取电电路包括串联电压端、串联输入端、串联第一输出端和串联第二输出端，所述串联电压端耦合所述控制电路的控制电压端，所述串联输入端通过所述过零电阻耦合开关输入端，所述串联第一输出端、串联第二输出端分别耦合所述开关第一输出端、开关第二输出端；

所述串联取电电路包括串联第一子电路、串联第二子电路和稳压子电路；

所述串联第一子电路包括第一整流桥电路、第一反馈电路，所述第一整流桥电路输入端耦合串联输入端和串联第一输出端，所述第一整流桥电路输出端耦合第一反馈电路输入端，所述第一反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端；

所述串联第二子电路包括第二整流桥电路、第二反馈电路，所述第二整流桥电路输入端耦合串联输入端和串联第二输出端，所述第二整流桥电路输出端耦合第二反馈电路输入端，所述第二反馈电路输出端耦合稳压子电路输入端，

所述稳压子电路输出端耦合串联电压端；

所述第一整流桥电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一整流桥电路的所述第一输入端耦合串联输入端，所述第一整流桥电路的所述第二输入端耦合串联第一输出端，

所述第一整流桥电路的所述第一输出端通过电阻R1耦合三极管Q1的控制端，所述第一整流桥电路的所述第二输出端耦合三极管Q1的输出端，所述三极管Q1的输入端耦合第一变压器的初级的同名端，所述第一整流桥电路的所述第一输出端耦合第一变压器初级的另一端，

所述三极管Q1输出端通过电阻R3耦合第一变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q1的控制端通过电容C13耦合第一变压器辅助绕组另一端，

所述三极管Q1的控制端通过所述电容C13耦合二极管D2的负极，所述二极管D2的正极通过电容C14耦合所述第一整流桥电路的所述第二输出端，所述二极管D2正极通过稳压二极管D1耦合三极管Q1控制端，

所述第一变压器次级同名端耦合二极管D3正极，所述二极管D3负极耦合稳压子电路的输入端，所述二极管D3负极通过电容C3接地，所述第一变压器次级另一端接地；

所述第二整流桥电路包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端，所述第三输入端耦合串联输入端，所述第四输入端耦合串联第二输出端，

所述第三输出端耦合三极管Q4的控制端，所述第四输出端耦合三极管Q4的输出端，所述三极管Q4的输入端耦合第二变压器初级的同名端，所述第三输出端耦合第二变压器初级的另一端，

所述三极管Q4输出端通过电阻R19耦合第二变压器辅助绕组同名端，所述三极管Q4的控制端通过电容C16耦合第二变压器辅助绕组另一端，

所述三极管Q4的控制端通过所述电容C16耦合二极管D8的负极，所述二极管D8的正极通过电容C17耦合第四输出端，所述二极管D8正极通过稳压二极管D7耦合三极管Q4控制端，

所述第二变压器次级的同名端串联二极管D6、二极管D5耦合至稳压子电路的输入端，所述第二变压器次级的另一端通过电容C15耦合至二极管D6和二极管D5之间，所述稳压子电路输出端通过电容C4接地。

2.根据权利要求1所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，所述第一变压器和第二变压器为高频变压器。

3.根据权利要求1所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，所述三极管Q1的控制端与电容C13之间设有电阻R2，所述三极管Q4的控制端与电容C16之间设有电阻R18。

4.根据权利要求1所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，所述可控硅驱动电路包括可控硅第一子电路和可控硅第二子电路；

所述可控硅第一子电路的输入端耦合可控硅Q2的输入端，所述可控硅第一子电路的输出端耦合可控硅Q2的输出端，所述可控硅Q2的控制端耦合光电耦合器U3的第一输出端，所述光电耦合器U3的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第一输入端；

所述可控硅第二子电路的输入端耦合可控硅Q3的输入端，所述可控硅第二子电路的输出端耦合可控硅Q3的输出端，所述可控硅Q3的控制端耦合光电耦合器U5的第一输出端，所述光电耦合器U5的第一输入端和第二输入端分别耦合控制电压端和可控硅第二输入端。

5.根据权利要求4所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，

所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电容C8和电阻R8连接至所述可控硅第一子电路的输出端，所述可控硅第一子电路的输入端通过串联的电阻R5和电阻R4连接光电耦合器U3的第二输出端，电阻R5和电阻R4之间通过电容C9连接可控硅第一子电路的输出端；

所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电容C10和电阻R16连接至所述可控硅第二子电路的输出端，所述可控硅第二子电路的输入端通过串联的电阻R10和电阻R9连接光电耦合器U5的第二输出端，电阻R10和电阻R9之间通过电容C12连接可控硅第一子电路的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，所述过零电阻为锰铜丝。

7.根据权利要求1所述的一种串联取电电容触摸开关，其特征在于，所述过零电阻为2.5毫欧。