CN109036961A - 一种智能开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能开关，包括交流电源、可控硅控制电路和继电器控制电路；可控硅控制电路包括双向可控硅和光电耦合器，双向可控硅第一阳极端外接火线，双向可控硅的控制极连接光电耦合器的第五输出端口，交流电源连接光电耦合器的第一输入端口；继电器控制电路包括继电器和高速二极管，高速二极管与继电器的低压控制子电路并联，高速二极管的负极与控制子电路的输入端连接后连接交流电源，高速二极管的正极与控制子电路的输出端连接，继电器的输出子电路一端外接火线，另一端与双向可控硅的第二阳极连接后，连接开关输出端口。本发明提供的智能开关，避免单纯使用继电器时继电器承受浪涌电流的冲击，同时避免双向可控硅持续工作带来的高发热。

Description

一种智能开关

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种用于连接电器设备和供电电源的智能开关，满足电器设备供电需求的同时，提供对供电电路的保护。

背景技术

现有技术的智能开关采用继电器方式通断电源。但是由于开关所接的负载功率差异性很大，接负载的质量差异性也很大，所以很多智能开关在实际使用过程中，通常一段时间后就出现继电器被粘住，无法正常开关。特别是用一个开关控制多个串接的小功率LED灯，由于大部分小功率LED都是没有做浪涌电流控制的，所以一个几瓦的LED可能瞬间浪涌电流可达十几安，甚至几十安，如果多个LED灯串接，可能瞬间浪涌电流可达100A，超出很多继电器吸合瞬间的冲击电流，从而造成继电器触电打火，当使用时间比较长时，继电器的触电就被氧化造成接触不良，或由于电流过大继电器触点直接粘合在一起无法分开，造成开关完全失效。

发明内容

针对现有智能开关使用继电器对电路进行控制时，往往因为电路中瞬间电流很大，导致继电器需要承受超出额定工作电流的瞬间大电路冲击，造成继电器产生打火现象，使用时间较长后出现接触不良，或者触点直接被粘结的问题，本发明提供一种智能开关，用于对电路的电流进行控制，实现对电路的平稳控制。

本发明实施例提供的一种智能开关，包括交流电源、可控硅控制电路和继电器控制电路；

可控硅控制电路包括双向可控硅和光电耦合器，双向可控硅第一阳极端用于外接火线，双向可控硅的第一阳极还通过第一保护电阻连接光电耦合器的第六输出端口，双向可控硅的控制极连接光电耦合器的第五输出端口，交流电源连接光电耦合器的第一输入端口；

继电器控制电路包括继电器和高速二极管，高速二极管与继电器的低压控制子电路并联，高速二极管的负极与控制子电路的输入端连接后连接交流电源，高速二极管的正极与控制子电路的输出端连接，继电器的输出子电路接入端外接火线，输出端与双向可控硅的第二阳极连接后，连接开关输出端口。

本发明实施例提供的智能开关，在控制开关导通时，通过光电耦合器控制双向可控硅连接交流电源，由交流电源控制双向可控硅的控制极，实现双向可控硅电性导通火线和开关输出端口，由开关输出端口连接负载并为负载提供工作电流。当电路稳定后，再通过高速二极管导通继电器控制子电路，并由继电器控制子电路控制继电器的输出子电路电性导通火线和开关输出端口，此时由继电器控制电路为负载提供工作电流。控制开关关闭时，先关闭可控硅控制电路，再关闭继电器控制电路。本发明提供的智能开关，实现了导通电路时由双向可控硅提供工作电流，双向可控硅可以使用小电流控制大电流，可承受大的浪涌电流的冲击。当电路稳定之后，由继电器为负载提供工作电流，双向可控硅上完全没有电流流过，避免双向可控硅持续工作带来的高发热和高能量损耗。

优选地，可控硅控制电路还包括第二保护电阻和第一电容，第二保护电阻连接在第一保护电阻和双向可控硅第一阳极之间，第一电容连接在第二保护电阻和双向可控硅的控制极之间。

优选地，还包括处理器，可控硅控制电路还包括第一放大电路，第一放大电路包括第一信号接收端口、第三保护电阻、第二电容和第一三极管，第一信号接收端口连接处理器的控制信号接口，第一信号接收端口通过第三保护电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接光电耦合器的第二输入端口，第一三极管的发射极接地，第一三极管的发射极还通过所述第二电容连接第一三极管的集电极。

优选地，继电器控制电路还包括第二放大电路，第二放大电路包括第二信号接口、第四保护电阻、第五保护电阻和第二三极管，第二信号接收端口连接处理器的控制信号接口，第二信号接收端口通过第四保护电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极连接高速二极管的正极和继电器控制子电路的输出端，第二三极管的发射极接地，第二三极管的发射极还通过第五保护电阻连接所述第二三极管的集电极。

优选地，还包括第六保护电阻，交流电源通过所述第六保护电阻连接光电耦合器的第一输入端口。

附图说明

图1为本发明实施例1中智能开关电路结构示意图；

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1：

如图1所示，一种智能开关，包括交流电源VC1、可控硅控制电路和继电器控制电路；

可控硅控制电路包括双向可控硅U6和光电耦合器U5，一种具体的实现方式中，光电耦合器U5采用MOC3021光电耦合器，MOC3021光电耦合器为大功率可控硅的光电隔离触发器，能实现即时触发。双向可控硅U6第一阳极端A1外接火线L，双向可控硅U6的第一阳极A1还通过第一保护电阻R13连接光电耦合器U5的第六输出端口6，双向可控硅U6的控制极G连接光电耦合器U5的第五输出端口5，交流电源VC1连接光电耦合器的第一输入端口；

继电器控制电路包括继电器K2和高速二极管D4，高速二极管D4与继电器K2的低压控制子电路并联，高速二极管D4的负极与控制子电路的输入端连接后连接交流电源VC1，高速二极管D4的正极与控制子电路的输出端连接，继电器的输出子电路接入端外接火线L，输出端与双向可控硅U6的第二阳极A2连接后，连接开关输出端口LOUT。一种具体的实施方式中，高速二极管D4采用1N4148二极管，继电器采用YL305-A-12VDC继电器。

本发明实施例提供的智能开关，在控制开关导通时，通过光电耦合器U5控制双向可控硅U6连接交流电源VC1，由交流电源VC1控制双向可控硅U6的控制极G，实现双向可控硅U6电性导通火线L和开关输出端口LOUT，由开关输出端口LOUT连接负载并为负载提供工作电流。当电路稳定后，再通过高速二极管D4导通继电器控制子电路，并由继电器控制子电路控制继电器K2的输出子电路电性导通火线L和开关输出端口LOUT，此时由继电器控制电路为负载提供工作电流。控制开关关闭时，先关闭可控硅控制电路，再关闭继电器控制电路。本发明提供的智能开关，实现了导通电路时由双向可控硅U6提供工作电流，双向可控硅可以使用小电流控制大电流，可承受大的浪涌电流的冲击。避免单纯使用继电器K2时继电器K2承受浪涌电流的冲击。当电路稳定之后，由继电器K2为负载提供工作电流，双向可控硅U6上完全没有电流流过，避免双向可控硅U6持续工作带来的高发热和高能量损耗。

优选地，可控硅控制电路还包括第二保护电阻R14和第一电容C8，第二保护电阻R14连接在第一保护电阻R13和双向可控硅U6第一阳极A1之间，第一电容C8连接在第二保护电阻R14和双向可控硅U6的控制极G之间。

一种优选的实施方式中，智能开关还包括处理器，可控硅控制电路还包括第一放大电路，第一放大电路包括第一信号接收端口TR1、第三保护电阻R6、第二电容C12和第一三极管Q1，第一信号接收端口TR1连接处理器的控制信号接口，第一信号接收端口TR1通过第三保护电阻R6连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的集电极连接光电耦合器U5的第二输入端口2，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的发射极还通过第二电容C12连接第一三极管Q1的集电极。其中，第三保护电阻R6采用高阻值电阻，本发明提供的具体实施方式中采用1000欧的保护电阻，第二电容C12采用1纳法的低电容量电容。第一三极管Q1采用L8050HQLT1G三极管。第一放大电路用于接受处理器的控制信号，并将控制信号进行放大处理，经过放大处理后的控制信号可控制双向可控硅U6的脉宽慢慢增大，一种实施方式中的变化时间为500ms-1秒。

一种优选的实施方式中，继电器控制电路还包括第二放大电路，第二放大电路包括第二信号接口JD1、第四保护电阻R7、第五保护电阻R15和第二三极管Q2，第二信号接收端口JD1连接处理器的控制信号接口，第二信号接收端口JD1通过第四保护电阻R7连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极连接高速二极管D4的正极和继电器控制子电路的输出端，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的发射极还通过第五保护电阻R15连接第二三极管Q2的集电极。一种具体的优选实施方式中，第四保护电阻R7采用高阻值电阻，本实施例中R7采用2000欧阻值电阻。第五保护电阻采用10000欧高阻值电阻。第二三极管Q1采用L8050HQLT1G三极管。第二放大电路用于接受处理器的控制信号，并将控制信号进行放大处理，经过放大处理后的控制信号实现延时开启继电器的功能，一种具体的实施方式中，延时变化时间500ms-1秒，即在智能开关连接电路时，继电器延时500ms-1秒再打开。使得继电器在智能开关刚接通时只开启双向可控硅U6，而在电流稳定后开启继电器K2。实现由继电器K2对负载提供工作电流。其中，处理器对第一放大电路和/或第二放大电路的信号控制可通过编程实现。

一种优选的实施方式中，可控硅控制电路还包括第六保护电阻R16，交流电源VC1通过第六保护电阻R16连接光电耦合器U5的第一输入端口1。

本发明实施例提供的智能开关已经在实验应用中得到了验证，可以很好解决单纯继电器触点粘合问题，同时也解决了双向可控硅带大功率负载发热严重的问题。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种智能开关，其特征在于，包括交流电源、可控硅控制电路和继电器控制电路；

所述可控硅控制电路包括双向可控硅和光电耦合器，所述双向可控硅第一阳极端外接火线，所述双向可控硅的第一阳极还通过第一保护电阻连接光电耦合器的第六输出端口，所述双向可控硅的控制极连接所述光电耦合器的第五输出端口，所述交流电源连接所述光电耦合器的第一输入端口；

所述继电器控制电路包括继电器和高速二极管，所述高速二极管与所述继电器的低压控制子电路并联，所述高速二极管的负极与所述控制子电路的输入端连接后连接所述交流电源，所述高速二极管的正极与所述控制子电路的输出端连接，所述继电器的输出子电路接入端外接火线，输出端与双向可控硅的第二阳极共同连接开关输出端口。

2.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述可控硅控制电路还包括第二保护电阻和第一电容，所述第二保护电阻连接在所述第一保护电阻和所述双向可控硅第一阳极之间，所述第一电容连接在所述第二保护电阻和所述双向可控硅的控制极之间。

3.如权利要求2所述的智能开关，其特征在于，还包括处理器，所述可控硅控制电路还包括第一放大电路，所述第一放大电路包括第一信号接收端口、第三保护电阻、第二电容和第一三极管，所述第一信号接收端口连接处理器的控制信号接口，所述第一信号接收端口通过所述第三保护电阻连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述光电耦合器的第二输入端口，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的发射极还通过所述第二电容连接所述第一三极管的集电极。

4.如权利要求1或者2所述的智能开关，其特征在于，还包括处理器，所述继电器控制电路还包括第二放大电路，所述第二放大电路包括第二信号接口、第四保护电阻、第五保护电阻和第二三极管，所述第二信号接收端口连接处理器的控制信号接口，所述第二信号接收端口通过所述第四保护电阻连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接所述高速二极管的正极和继电器控制子电路的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的发射极还通过所述第五保护电阻连接所述第二三极管的集电极。

5.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述继电器控制电路还包括第二放大电路，所述第二放大电路包括第二信号接口、第四保护电阻、第五保护电阻和第二三极管，所述第二信号接收端口连接处理器的控制信号接口，所述第二信号接收端口通过所述第四保护电阻连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接所述高速二极管的正极和继电器控制子电路的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的发射极还通过所述第五保护电阻连接所述第二三极管的集电极。

6.如权利要求5所述的智能开关，其特征在于，还包括第六保护电阻，所述交流电源通过所述第六保护电阻连接所述光电耦合器的第一输入端口。