CN109714859B - 智能开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种智能开关控制电路，属于智能控制领域。所述智能开关控制电路包括：阻容降压电路、开关驱动电路、开关、换流电路以及智能控制单元，其中，阻容降压电路连接在火线和零线之间，用于将交流电压转换为预设范围内的直流电压以对开关驱动电路供电；换流电路连接在开关和与火线连接的待控制负载之间，用于将经过待控制负载的交流电流转换成直流电流；智能控制单元连接在阻容降压电路和开关驱动电路之间，用于控制开关驱动电路运行；开关驱动电路连接开关，用于在运行时，基于换流电路转换成的直流电流，控制开关连通，以使所述待控制负载运行。该智能开关控制电路占用空间小、成本低、可靠性高，降低了噪声，改善了用户体验。

Description

智能开关控制电路

技术领域

本发明涉及智能控制，具体地涉及智能开关控制电路。

背景技术

万物互联、开关的智能控制以及自动感应，必然是未来发展的趋势。目前采用的智能开关控制电路，多采用隔离供电、继电器开关或可控硅调光，存在电路复杂、成本高的问题，同时继电器在开关过程中，会发出声音给用户在使用过程中带来不好的体验。

目前存在调光类和感应类两类开关。

调光类：主要是采用单火(L)线供电或零(N)火(L)线供电。单火线供电存在的不足是：只有在可控硅断开的时候，通过漏电流储存能量到电解中，用于控制电路供电。所以对负载的要求比较高，有一定局限性，比如小功率LED灯具，在这种情况下容易发生闪烁。零火线供电的不足是：由于供电电流直接连接到零火线上，需要采用开关电源将市电电压转换成控制电路所需要的直流低压；同时，要和例如可控硅或MOS管的开关器件做电气隔离，最终导致必须采用隔离开关电源，带来的问题是：第一，为了符合安规，浪费大量的PCB面积。第二，成本高。第三，为了解决开关电源电磁干扰问题，需要增加抗干扰电路和大量的调试时间。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种智能开关控制电路，该智能开关控制电路占用空间小、成本低、可靠性高，降低了噪声，改善了用户体验。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种智能开关控制电路，所述智能开关控制电路包括：阻容降压电路、开关驱动电路、开关、换流电路以及智能控制单元，其中，所述阻容降压电路连接在火线和零线之间，用于将交流电压转换为预设范围内的直流电压以对所述开关驱动电路供电；所述换流电路连接在所述开关和与所述火线连接的待控制负载之间，用于将经过所述待控制负载的交流电流转换成直流电流；所述智能控制单元连接在所述阻容降压电路和所述开关驱动电路之间，用于控制所述开关驱动电路运行；所述开关驱动电路连接所述开关，用于在运行时，基于所述换流电路转换成的直流电流，控制所述开关连通，以使所述待控制负载运行。

优选地，所述智能开关控制电路还包括：稳压单元，连接在所述智能控制单元和所述阻容降压电路之间，用于将所述阻容降压电路转换的直流电压转换为所述智能控制单元需要的电压。

优选地，所述智能开关控制电路还包括：过零检测电路，连接在所述智能控制单元和所述阻容降压电路之间，用于检测交流波形是否经过零位，在所述交流波形经过零位时发送信号；所述智能控制单元还用于在接收到所述过零检测电路的信号时，进行斩波以控制所述待控制负载的运行速度和/或亮度。

优选地，所述阻容降压电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容和第一电阻，其中，所述第一电容一端连接所述火线，另一端连接所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极，所述第一电阻与所述第一电容并联，所述第一二极管的正极连接所述第五二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第四二极管的负极，所述第四二级管的正极连接所述智能控制单元的GND引脚和所述第五二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二二极管的负极，所述第三二极管的正极和所述第五二极管的负极连接所述零线，所述第二电容与所述第四二极管并联。

优选地，所述开关驱动电路包括：第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的基极连接所述智能控制单元的脉冲宽度调制引脚，集电极连接所述第四二极管的负极，发射极连接所述开关；所述第二晶体管的基极连接所述智能控制单元的脉冲宽度调制引脚，集电极连接所述智能控制单元的GND引脚，发射极连接所述开关。

优选地，所述换流电路包括：所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管，其中，所述第六二极管的正极连接所述待控制负载，负极连接所述开关；所述第七二极管的正极连接所述零线，所述负极连接所述第六二极管的负极；所述第八二极管的负极连接所述待控制负载，正极连接所述第五二极管的正极和所述智能控制单元的GND引脚。

优选地，所述过零检测电路包括：第九二极管、第十二极管、第二电阻以及第三电阻，其中，所述第九二极管的正极连接所述零线，负极连接所述第二电阻的一端；所述第十二极管的正极连接所述火线，负极连接所述第九二极管的负极；所述第二电阻的另一端连接所述智能控制单元的过零检测引脚和所述第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端连接所述智能控制单元的GND引脚。

优选地，所述智能控制单元是WIFI模块、蓝牙模块或Zigbee模块。

优选地，所述开关是MOS管、三极管或可控硅。

优选地，所述智能开关控制电路还包括：第四电阻和第三电容，相互并联连接在所述开关和所述开关驱动电路之间，用于限定所述开关的开关速度。

通过上述技术方案，采用本发明提供的智能开关控制电路，通过阻容降压电路转换电压为开关驱动电路供电，通过智能控制单元控制开关驱动电路运行以驱动开关，以基于换流电路转换的直流电压，控制开关连通。该智能开关控制电路结构简单，占用空间小、成本低、可靠性高，且不再使用继电器，降低了噪声，改善了用户体验。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图。

附图标记说明

1 阻容降压电路 2 开关驱动电路

3 开关 4 换流电路

5 智能控制单元 6 待控制负载

7 稳压单元 D1 第一二极管

D2 第二二极管 D3 第三二极管

D4 第四二极管 D5 第五二极管

D6 第六二极管 D7 第七二极管

D8 第八二极管 D9 第九二级管

D10 第十二极管 R1 第一电阻

R2 第二电阻 R3 第三电阻

R4 第四电阻 R5 第五电阻

C1 第一电容 C2 第二电容

C3 第三电容 C4 第四电容

T1 第一晶体管 T2 第二晶体管

L 火线 N 零线

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图。如图1所示，所述智能开关控制电路包括：阻容降压电路1、开关驱动电路2、开关3、换流电路4以及智能控制单元5，其中，所述阻容降压电路1连接在火线和零线之间，用于将交流电压转换为预设范围内的直流电压以对所述开关驱动电路2供电；所述换流电路4连接在所述开关3和与所述火线连接的待控制负载6之间，用于将经过所述待控制负载6的交流电流转换成直流电流；所述智能控制单元5连接在所述阻容降压电路1和所述开关驱动电路2之间，用于控制所述开关驱动电路2运行；所述开关驱动电路2连接所述开关3，用于在运行时，基于所述换流电路4转换成的直流电流，控制所述开关3连通，以使所述待控制负载6运行。

在本实施例中，开关3可以是MOS管、三极管或可控硅等，本发明实施例不做限定。阻容降压电路1将交流电压转换成预设范围(例如7-20V)内的直流电压，以便于给开关驱动电路2供电。同时，阻容降压电路1也可为智能控制单元5供电。换流电路4将输入电压(85-265Vac)转换成直流电压。智能控制单元5可以控制开关驱动电路2运行，以使开关3在换流电路4转换成的直流电压的作用下导通，从而完成开关3的控制。

图2是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图。如图2所示，所述智能开关控制电路还包括：稳压单元7，连接在所述智能控制单元5和所述阻容降压电路1之间，用于将所述阻容降压电路1转换的直流电压转换为所述智能控制单元5需要的电压。

由于智能控制单元5需要的供电电压的大小有所限制，因此在智能控制单元5无法直接使用阻容降压电路1转换成的直流电压时，还可以设置稳压单元7，以进行线性稳压，得到智能控制单元5需要的供电电压，例如5V或3.3V等较为常见的直流供电电压。

本发明实施例的智能开关控制电路结构简单，占用空间小、成本低、可靠性高，且不再使用继电器，降低了噪声，改善了用户体验。

以下以一实施例详述上述智能开关控制电路的结构。

图3是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图。如图3所示，所述阻容降压电路1包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1，其中，所述第一电容C1一端连接所述火线L，另一端连接所述第一二极管D1的负极和所述第二二极管D2的正极，所述第一电阻R1与所述第一电容C1并联，所述第一二极管D1的正极连接所述第五二极管D5的正极，所述第二二极管D2的负极连接所述第四二极管D4的负极，所述第四二级管的正极连接所述智能控制单元5的GND引脚和所述第五二极管D5的正极，所述第三二极管D3的负极连接所述第二二极管D2的负极，所述第三二极管D3的正极和所述第五二极管D5的负极连接所述零线N，所述第二电容C2与所述第四二极管D4并联。

所述开关驱动电路2包括：第一晶体管T1和第二晶体管T2，其中，所述第一晶体管T1的基极连接所述智能控制单元5的脉冲宽度调制引脚(PWM)，集电极连接所述第四二极管D4的负极，发射极连接所述开关3；所述第二晶体管T2的基极连接所述智能控制单元5的脉冲宽度调制引脚，集电极连接所述智能控制单元5的GND引脚，发射极连接所述开关3。

所述换流电路4包括：所述第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7以及第八二极管D8，其中，所述第六二极管D6的正极连接所述待控制负载6，负极连接所述开关3；所述第七二极管D7的正极连接所述零线N，所述负极连接所述第六二极管D6的负极；所述第八二极管D8的负极连接所述待控制负载6，正极连接所述第五二极管D5的正极和所述智能控制单元5的GND引脚。

在本发明实施例中，该智能开关控制电路适合感应类开关3控制场合。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1组成阻容降压电路1，将交流电压转换成7～20V范围内的直流电压，用于给驱动开关3的由第一晶体管T1和第二晶体管T2组成的开关驱动电路2供电；该电压经过稳压单元7线性稳压后，得到5V或3.3V的直流电压，给智能控制单元5供电。其中，第一晶体管T1和第二晶体管T2组成图腾柱电路，用于转换驱动电压，提升驱动能力。第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7以及第八二极管D8组成换流电路4，将经过待控制负载6的交流电流转成直流电流，便于控制开关3。

另外，智能开关控制电路还可以包括：第四电阻R4和第三电容C3，相互并联连接在所述开关3和所述开关驱动电路2之间，根据开关3的开关速度的需要，可以设定不同大小；第五电阻R5，作为下拉电阻；以及第四电容C4，作为稳压单元7的输出电容，起滤波作用。

对于智能控制调光或调速类开关控制场合，本发明实施例还提供以下电路：

图4是本发明另一实施例提供的智能开关控制电路的结构示意图。如图4所示，在上述智能开关控制电路的基础上，还包括：过零检测电路，连接在所述智能控制单元5和所述阻容降压电路1之间，用于检测交流波形是否经过零位，在所述交流波形经过零位时发送信号；所述智能控制单元5还用于在接收到所述过零检测电路的信号时，进行斩波以控制所述待控制负载6的运行速度和/或亮度。

在本实施例中，智能控制单元5是WIFI模块、蓝牙模块或Zigbee模块等其它射频控制模块，可以发出指令以进行斩波调光或调速控制。

由于本发明实施例使用斩波方式控制待控制负载6的运行速度和/或亮度，因此为了避免大小波出现引起调光和调速时的异常，需要在交流波形过零点时或过零点后几毫秒时进行斩波。于是，在此设置了过零检测电路，在检测到交流波形过零点时，告知智能控制单元5，以便于智能控制单元5据此作出后续的斩波控制。

其中，具体地，过零检测电路包括：第九二级管D9、第十二极管D10、第二电阻R2以及第三电阻R3，其中，所述第九二级管D9的正极连接所述零线N，负极连接所述第二电阻R2的一端；所述第十二极管D10的正极连接所述火线L，负极连接所述第九二级管D9的负极；所述第二电阻R2的另一端连接所述智能控制单元5的过零检测引脚(ZCD)和所述第三电阻R3的一端；所述第三电阻R3的另一端连接所述智能控制单元5的GND引脚。

在本发明实施例中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1组成阻容降压电路1，将交流电压转换成7～20V范围内的直流电压，用于给驱动开关3的由第一晶体管T1和第二晶体管T2组成的开关驱动电路2供电；该电压经过稳压单元7线性稳压后，得到5V或3.3V的直流电压，给智能控制单元5供电。其中，第一晶体管T1和第二晶体管T2组成图腾柱电路，用于转换驱动电压，提升驱动能力。第九二级管D9、第十二极管D10、第二电阻R2以及第三电阻R3组成交流过零点检测信号采集，该信号用于智能控制单元5做开关3定时用；第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7以及第八二极管D8组成换流电路4，将经过待控制负载6的交流电流转成直流电流，便于开关3斩波控制，用于进行电机速度调节或灯光亮度控制。

通过上述技术方案，采用本发明提供的智能开关控制电路，通过阻容降压电路1转换电压为开关驱动电路供电，通过智能控制单元控制开关驱动电路运行以驱动开关，以基于换流电路转换的直流电压，控制开关连通。该智能开关控制电路结构简单，占用空间小、成本低、可靠性高，且不再使用继电器，降低了噪声，改善了用户体验。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种智能开关控制电路，其特征在于，所述智能开关控制电路包括：

阻容降压电路、开关驱动电路、开关、换流电路以及智能控制单元，其中，

所述阻容降压电路连接在火线和零线之间，用于将交流电压转换为预设范围内的直流电压以对所述开关驱动电路供电，所述阻容降压电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容和第一电阻，其中，所述第一电容一端连接所述火线，另一端连接所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极，所述第一电阻与所述第一电容并联，所述第一二极管的正极连接所述第五二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第四二极管的负极，所述第四二极 管的正极连接所述智能控制单元的GND引脚和所述第五二极管的正极，所述第三二极管的负极连接所述第二二极管的负极，所述第三二极管的正极和所述第五二极管的负极连接所述零线，所述第二电容与所述第四二极管并联；

所述换流电路连接在所述开关和与所述火线连接的待控制负载之间，用于将经过所述待控制负载的交流电流转换成直流电流；

过零检测电路，连接在所述智能控制单元和所述阻容降压电路之间，用于检测交流波形是否经过零位，在所述交流波形经过零位时发送信号；

所述智能控制单元连接在所述阻容降压电路和所述开关驱动电路之间，用于控制所述开关驱动电路运行，在接收到所述过零检测电路的信号时，进行斩波以控制所述待控制负载的运行速度和/或亮度；

所述开关驱动电路连接所述开关，用于在运行时，基于所述换流电路转换成的直流电流，控制所述开关连通，以使所述待控制负载运行。

2.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述智能开关控制电路还包括：

稳压单元，连接在所述智能控制单元和所述阻容降压电路之间，用于将所述阻容降压电路转换的直流电压转换为所述智能控制单元需要的电压。

3.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述开关驱动电路包括：

第一晶体管和第二晶体管，其中，

所述第一晶体管的基极连接所述智能控制单元的脉冲宽度调制引脚，集电极连接所述第四二极管的负极，发射极连接所述开关；

所述第二晶体管的基极连接所述智能控制单元的脉冲宽度调制引脚，集电极连接所述智能控制单元的GND引脚，发射极连接所述开关。

4.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述换流电路包括：

所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管，其中，

所述第六二极管的正极连接所述待控制负载，负极连接所述开关；

所述第七二极管的正极连接所述零线，所述负极连接所述第六二极管的负极；

所述第八二极管的负极连接所述待控制负载，正极连接所述第五二极管的正极和所述智能控制单元的GND引脚。

5.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述过零检测电路包括：

第九二极管、第十二极管、第二电阻以及第三电阻，其中，

所述第九二极管的正极连接所述零线，负极连接所述第二电阻的一端；

所述第十二极管的正极连接所述火线，负极连接所述第九二极管的负极；

所述第二电阻的另一端连接所述智能控制单元的过零检测引脚和所述第三电阻的一端；

所述第三电阻的另一端连接所述智能控制单元的GND引脚。

6.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述智能控制单元是WIFI模块、蓝牙模块或Zigbee模块。

7.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述开关是MOS管、三极管或可控硅。

8.根据权利要求1所述的智能开关控制电路，其特征在于，所述智能开关控制电路还包括：

第四电阻和第三电容，相互并联连接在所述开关和所述开关驱动电路之间，用于限定所述开关的开关速度。

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