CN110602856B - 一种自适应电子开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应电子开关电路，包括交流串联取电电路、隔离型DC‑DC电路、主控单元电路、功率开关驱动电路、隔离型功率开关、零线‑火线整流桥、负载‑火线整流桥。本发明不仅可在未布置零线的单火线场合下正常使用，还可在已布置零线的零火线场合下正常使用，用户在选购产品时无需预先确定自家布线情况，无论是否布置零线，都可直接替换传统机械开关，从而实现由传统机械开关到新型电子开关的快速改造，并且无论零线是否接入都不会引起负载闪烁。

Description

一种自适应电子开关电路

技术领域

本发明涉及电子开关领域，尤其涉及一种自适应电子开关电路。

背景技术

众所周知，电子设备要正常工作都需要消耗电能，而家庭照明线路几乎都未布置零线，未布置零线的电子开关与照明负载处在一个串联回路内，如何在一个在未布置零线的串联回路内稳定取得电子开关工作所需的能源，成为了电子开关研发的最大难点。虽然可以通过要求用户增加零线来解决问题，但是这将增加改造成本，显然，使用门槛的提高，势必会成为电子开关推广的阻碍，为了免去用户重新布置零线的麻烦，电子开关必须完全兼容传统机械开关。

虽然已有不少电子开关电路方案解决了无零线接入情况下取电的问题，但是往往又面临电子开关在断开状态下负载闪烁的问题。

另外，为了适应零线未接入和零线已接入两种不同使用场合，电子开关的制造商往往针对这两种使用场合单独开发不同型号产品，让用户根据家庭布线情况自行选择对应产品，而用户往往很难在购买产品前就预先确定家庭布线情况，从而为用户带来产品选择上的障碍，不利于产品销售和推广，对厂商自身来说规划多个产品型号也将增加产品开发周期和成本。

发明内容

本发明旨在解决电子开关在零线未接入场合下稳定取电的问题、负载闪烁的问题以及同一产品无法同时适应零线已接入和零线未接入两种使用场合的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种自适应电子开关电路，包括交流串联取电电路、隔离型DC-DC电路、主控单元电路、功率开关驱动电路、隔离型功率开关、零线-火线整流桥、负载-火线整流桥；所述交流串联取电电路的第一交流引脚、所述零线-火线整流桥的第一交流引脚、所述负载-火线整流桥的第一交流引脚共同与火线连接；所述隔离型功率开关的第一交流引脚与所述交流串联取电电路的第二交流引脚连接；所述隔离型功率开关的第二交流引脚与所述负载-火线整流桥的第二交流引脚连接；所述隔离型功率开关的第二交流引脚还与负载的第一交流引脚连接；所述零线-火线整流桥的正极、所述负载-火线整流桥的正极共同与所述隔离型DC-DC电路的输入正极连接；所述零线-火线整流桥的负极、所述负载-火线整流桥的负极共同与所述隔离型DC-DC电路的输入负极连接；所述零线-火线整流桥的第二交流引脚、负载的第二交流引脚共同与零线连接；所述交流串联取电电路的负极、所述隔离型DC-DC电路的输出负极、所述主控单元电路的接地引脚、所述功率开关驱动电路的接地引脚共同与参考地连接；所述主控单元电路的第一电源引脚、所述功率开关驱动电路的第一电源引脚共同与所述隔离型DC-DC电路的输出正极连接；所述主控单元电路的第二电源引脚、所述功率开关驱动电路的第二电源引脚共同与所述交流串联取电电路的正极连接；所述主控单元电路的控制引脚与所述功率开关驱动电路的受控引脚连接；所述功率开关驱动电路的驱动输出引脚与所述隔离型功率开关的驱动输入引脚连接；所述功率开关驱动电路的驱动输入引脚与所述隔离型功率开关的驱动输出引脚连接。

所述交流串联取电电路，用于为所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路供电；所述隔离型DC-DC电路，用于为所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路供电；所述主控单元电路，用于向所述功率开关驱动电路发出负载控制信号；所述功率开关驱动电路，用于执行所述主控单元电路发出的负载控制信号；所述隔离型功率开关，用于对负载的控制；所述零线-火线整流桥，用于将零线与火线回路内的交流变换成直流；所述负载-火线整流桥，用于将零线经负载与火线回路内的交流变换成直流。

所述交流串联取电电路，可采用包括可控硅、MOS管、二极管实现；所述隔离型DC-DC电路，可采用包括开关电源芯片、高频变压器、稳压二极管、三极管、MOS管实现；所述主控单元电路，可采用包括微控制器、微处理器、片上系统、电源芯片实现；所述功率开关驱动电路，可采用包括定时芯片、MOS管、三极管实现；所述隔离型功率开关，可采用包括电磁继电器、固态继电器、光耦、功率MOS管、功率三极管、可控硅实现；所述零线-火线整流桥，可采用集成电路实现，也可采用四个型号、规格、参数均一致的通用二极管组合实现；所述负载-火线整流桥，可采用集成电路实现，也可采用四个型号、规格、参数均一致的通用二极管组合实现。

还需要说明的是，所述隔离型DC-DC电路的空载功耗小于30毫瓦。

基于所述交流串联取电电路、所述隔离型DC-DC电路、所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路、所述隔离型功率开关、所述零线-火线整流桥、所述负载-火线整流桥的连接关系，本发明提供的一种自适应电子开关电路形成下述多条回路：所述隔离型功率开关对负载的控制回路，本文称之为回路1；火线、零线经负载、所述负载-火线整流桥对所述隔离型DC-DC电路的供电回路，本文称之为回路2；火线、零线经所述零线-火线整流桥对所述隔离型DC-DC电路的供电回路，本文称之为回路3；所述交流串联取电电路对所述主控单元电路的供电回路，本文称之为回路4；所述交流串联取电电路对所述功率开关驱动电路的供电回路，本文称之为回路5；所述隔离型DC-DC电路对所述主控单元电路的供电回路，本文称之为回路6；所述隔离型DC-DC电路对所述功率开关驱动电路的供电回路，本文称之为回路7；所述主控单元电路对所述功率开关驱动电路的控制回路，本文称之为回路8；所述功率开关驱动电路对所述隔离型功率开关的驱动回路，本文称之为回路9；

本发明的工作原理与工作过程如下：

当所述交流串联取电电路开始工作时，通过所述回路4向所述主控单元电路供电，同时通过所述回路5向所述功率开关驱动电路供电；当所述隔离型DC-DC电路开始工作时，通过所述回路6向所述主控单元电路供电，同时通过所述回路7向所述功率开关驱动电路供电；当所述主控单元电路得到来自所述隔离型DC-DC电路或者所述交流串联取电电路的供电时开始工作；当所述功率开关驱动电路得到来自所述隔离型DC-DC电路或者所述交流串联取电电路的供电时开始工作；当所述主控单元电路通过所述回路8向所述功率开关驱动电路发出负载控制信号时，所述功率开关驱动电路通过所述回路9驱使所述隔离型功率开关接通或者断开，此时，如果所述回路1内负载已接入，则负载开始工作或者停止工作。

如果火线已接入、零线未接入、负载已接入，当所述隔离型功率开关接通时，所述回路1也接通，负载开始工作，所述隔离型DC-DC电路停止工作，所述交流串联取电电路开始工作；当所述隔离型功率开关断开时，所述回路1也断开，负载停止工作，所述隔离型DC-DC电路开始工作，所述交流串联取电电路停止工作；当所述隔离型功率开关断开时，由于所述隔离型DC-DC电路的空载功耗小于30毫瓦，流经所述回路2的电流非常小，因此不足以引起负载闪烁。

如果火线已接入、零线已接入，此时，所述回路3接通，无论负载接入情况如何，并且无论所述隔离型功率开关接通或者断开，所述隔离型DC-DC电路都持续工作，并持续向所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路供电；当所述隔离型功率开关断开时，所述回路3相对于所述回路2来说属于低阻回路，绝大部分电流将流经所述回路3，流经所述回路2的电流极小，因此，也不会引起负载闪烁。

本发明得到的有益效果是：

无论零线是否接入，本发明提供的一种自适应电子开关电路都可以正常工作，既可实现对负载的正常控制，又可避免负载闪烁。

附图说明

图1是本发明较佳实施例一种自适应电子开关电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明，以使本领域的技术人员在阅读了本说明书的基础上能够充分完整的实现本发明的技术方案。

应当说明的是，以下仅是本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本发明的保护范围，因此，凡利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，以及本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下基于本发明中所给出的实施例所得到的其它实施例，这些均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明较佳实施例提出一种自适应电子开关电路，包括交流串联取电电路U2、隔离型DC-DC电路U1、主控单元电路U3、功率开关驱动电路U4、隔离型功率开关S1、零线-火线整流桥D1、负载-火线整流桥D2；交流串联取电电路U2的第一交流引脚、零线-火线整流桥D1的第一交流引脚、负载-火线整流桥D2的第一交流引脚共同与火线L连接；隔离型功率开关S1的第一交流引脚与交流串联取电电路U2的第二交流引脚连接；隔离型功率开关S1的第二交流引脚与负载-火线整流桥D2的第二交流引脚连接；隔离型功率开关S1的第二交流引脚还与负载的第一交流引脚连接；零线-火线整流桥D1的正极、负载-火线整流桥D2的正极共同与隔离型DC-DC电路U1的输入正极连接；零线-火线整流桥D1的负极、负载-火线整流桥D2的负极共同与隔离型DC-DC电路U1的输入负极连接；零线-火线整流桥D1的第二交流引脚、负载的第二交流引脚共同与零线N连接；交流串联取电电路U2的负极、隔离型DC-DC电路U1的输出负极、主控单元电路U3的接地引脚、功率开关驱动电路U4的接地引脚共同与参考地连接；主控单元电路U3的第一电源引脚、功率开关驱动电路U4的第一电源引脚共同与隔离型DC-DC电路U1的输出正极连接；主控单元电路U3的第二电源引脚、功率开关驱动电路U4的第二电源引脚共同与交流串联取电电路U2的正极连接；主控单元电路U3的控制引脚与功率开关驱动电路U4的受控引脚连接；功率开关驱动电路U4的驱动输出引脚与隔离型功率开关S1的驱动输入引脚连接；功率开关驱动电路U4的驱动输入引脚与隔离型功率开关S1的驱动输出引脚连接。

基于交流串联取电电路U2、隔离型DC-DC电路U1、主控单元电路U3、功率开关驱动电路U4、隔离型功率开关S1、零线-火线整流桥D1、负载-火线整流桥D2的连接关系，本发明较佳实施例提出的一种自适应电子开关电路形成下述多条回路：隔离型功率开关S1对负载的控制回路，本文称之为回路11；火线L、零线N经负载、负载-火线整流桥D2对所述隔离型DC-DC电路U1的供电回路，本文称之为回路21；火线L、零线N经零线-火线整流桥D1对所述隔离型DC-DC电路U1的供电回路，本文称之为回路31；交流串联取电电路U2对主控单元电路U3的供电回路，本文称之为回路41；交流串联取电电路U2对功率开关驱动电路U4的供电回路，本文称之为回路51；隔离型DC-DC电路U1对主控单元电路U3的供电回路，本文称之为回路61；隔离型DC-DC电路U1对功率开关驱动电路U4的供电回路，本文称之为回路71；主控单元电路U3对功率开关驱动电路U4的控制回路，本文称之为回路81；功率开关驱动电路U4对隔离型功率开关S1的驱动回路，本文称之为回路91；

本发明较佳实施例的工作原理与工作过程如下：

当交流串联取电电路U2开始工作时，通过所述回路41向主控单元电路U3供电，同时通过所述回路51向功率开关驱动电路U4供电；当隔离型DC-DC电路U1开始工作时，通过所述回路61向主控单元电路U3供电，同时通过所述回路71向功率开关驱动电路U4供电；当主控单元电路U3得到来自隔离型DC-DC电路U1或者交流串联取电电路U2的供电时开始工作；当功率开关驱动电路U4得到来自隔离型DC-DC电路U1或者交流串联取电电路U2的供电时开始工作；当主控单元电路U3通过所述回路81向功率开关驱动电路U4发出负载控制信号时，功率开关驱动电路U4通过所述回路91驱使隔离型功率开关S1接通或者断开，此时，如果所述回路11内负载已接入，则负载开始工作或者停止工作。

如果火线L已接入、零线N未接入、负载已接入，当隔离型功率开关S1接通时，所述回路11也接通，负载开始工作，隔离型DC-DC电路U1停止工作，交流串联取电电路U2开始工作；当隔离型功率开关S1断开时，所述回路11也断开，负载停止工作，隔离型DC-DC电路U1开始工作，交流串联取电电路U2停止工作；当隔离型功率开关S1断开时，由于隔离型DC-DC电路U1的空载功耗小于30毫瓦，流经所述回路21的电流非常小，因此不足以引起负载闪烁。

如果火线L已接入、零线N已接入，此时，所述回路31接通，无论负载接入情况如何，并且无论隔离型功率开关S1接通或者断开，隔离型DC-DC电路U1都持续工作，并持续向主控单元电路U3、功率开关驱动电路U4供电；当隔离型功率开关S1断开时，所述回路31相对于所述回路21来说属于低阻回路，绝大部分电流将流经所述回路31，流经所述回路21的电流极小，因此，也不会引起负载闪烁。

Claims (4)

1.一种自适应电子开关电路，其特征在于，包括交流串联取电电路、隔离型DC-DC电路、主控单元电路、功率开关驱动电路、隔离型功率开关、零线-火线整流桥、负载-火线整流桥；所述交流串联取电电路的第一交流引脚、所述零线-火线整流桥的第一交流引脚、所述负载-火线整流桥的第一交流引脚共同与火线连接；所述隔离型功率开关的第一交流引脚与所述交流串联取电电路的第二交流引脚连接；所述隔离型功率开关的第二交流引脚与所述负载-火线整流桥的第二交流引脚连接；所述隔离型功率开关的第二交流引脚还与负载的第一交流引脚连接；所述零线-火线整流桥的正极、所述负载-火线整流桥的正极共同与所述隔离型DC-DC电路的输入正极连接；所述零线-火线整流桥的负极、所述负载-火线整流桥的负极共同与所述隔离型DC-DC电路的输入负极连接；所述零线-火线整流桥的第二交流引脚、负载的第二交流引脚共同与零线连接；所述交流串联取电电路的负极、所述隔离型DC-DC电路的输出负极、所述主控单元电路的接地引脚、所述功率开关驱动电路的接地引脚共同与参考地连接；所述主控单元电路的第一电源引脚、所述功率开关驱动电路的第一电源引脚共同与所述隔离型DC-DC电路的输出正极连接；所述主控单元电路的第二电源引脚、所述功率开关驱动电路的第二电源引脚共同与所述交流串联取电电路的正极连接；所述主控单元电路的控制引脚与所述功率开关驱动电路的受控引脚连接；所述功率开关驱动电路的驱动输出引脚与所述隔离型功率开关的驱动输入引脚连接；所述功率开关驱动电路的驱动输入引脚与所述隔离型功率开关的驱动输出引脚连接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应电子开关电路，其特征在于，所述交流串联取电电路，用于为所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路供电；所述隔离型DC-DC电路，用于为所述主控单元电路、所述功率开关驱动电路供电；所述主控单元电路，用于向所述功率开关驱动电路发出负载控制信号；所述功率开关驱动电路，用于执行所述主控单元电路发出的负载控制信号；所述隔离型功率开关，用于对负载的控制；所述零线-火线整流桥，用于将零线与火线回路内的交流变换成直流；所述负载-火线整流桥，用于将零线经负载与火线回路内的交流变换成直流。

3.根据权利要求1所述的一种自适应电子开关电路，其特征在于，所述交流串联取电电路，可采用包括可控硅、MOS管、二极管实现；所述隔离型DC-DC电路，可采用包括开关电源芯片、高频变压器、稳压二极管、三极管、MOS管实现；所述主控单元电路，可采用包括微控制器、微处理器、片上系统、电源芯片实现；所述功率开关驱动电路，可采用包括定时芯片、MOS管、三极管实现；所述隔离型功率开关，可采用包括电磁继电器、固态继电器、光耦、功率MOS管、功率三极管、可控硅实现；所述零线-火线整流桥，可采用集成电路实现，也可采用四个型号、规格、参数均一致的通用二极管组合实现；所述负载-火线整流桥，可采用集成电路实现，也可采用四个型号、规格、参数均一致的通用二极管组合实现。

4.根据权利要求1所述的一种自适应电子开关电路，其特征在于，所述隔离型DC-DC电路的空载功耗小于30毫瓦。