CN110824995A - 一种微待机功耗遥控交流开关模块 - Google Patents

一种微待机功耗遥控交流开关模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微待机功耗遥控交流开关模块,微驱动交流电子开关连接在遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电;微处理器用于运行模块软件,处理遥控或按键信号,存储遥控编码,检测遥控交流开关模块的工作状态和电流;遥控接收头与微处理器的GPIO6端口连接,用于接收遥控信号;命令转发电路连接在遥控交流开关模块的命令输出端口,用于转发遥控接收头或微处理器发出的遥控命令;稳压电源连接在第二交流电输入端,用于提供遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。本发明中,遥控交流开关模块只需要串接在电器的交流电源的回路上就可以使电器实现微功耗待机,结构简单,使用方便,降低开发成本和故障率。

Description

一种微待机功耗遥控交流开关模块
技术领域
本发明涉及电器技术领域,具体涉及微待机功耗遥控交流开关模块。
背景技术
目前电器的待机功耗做得比较好的会有0.1-1瓦,普通的会有2-10瓦,按照平均1W、每天待机20小时、每度电0.60元计算,每个电子产品每年耗电7.3度,每年花电费4.38元,按照每个电器平均5年使用寿命计算,每个电器在其整个生命周期内需要多花费21.9元电费,全国约有40亿台各种家用电器,每年待机耗电将达300亿度。
现有的电器待机方式有以下两类:第一类为主、待双电源,待机时关闭主电源,待机电源仍然工作,继续为单片机和遥控接收头提供电源;第二类为单电源,待机时通过电子开关关闭除单片机和遥控接收头之外的所有电源,或者将主要芯片进入待机模式。因此在使用中存在以下问题:
(1)以上两类待机方式由于都有电源在工作,这使得电器电源尤其是其中的电解电容十分容易损坏,大大的增加了电器的故障率;
(2)各种电器需要自行设计待机电路,电路复杂,不统一,为了实现低功耗待机会花费较大的成本和开发周期。
有鉴于此,需要提供一种微待机功耗遥控交流开关模块,以便于实现微功耗待机,结构简单,使用方便,降低开发成本和电器的故障率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的电器待机电路复杂,不统一,待机功耗高,成本高的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种微待机功耗遥控交流开关模块,包括微驱动交流电子开关、微处理器、遥控接收头、命令转发电路、相位采样电路、电流采样电路和稳压电源;
所述微驱动交流电子开关连接在所述遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电;
所述微处理器用于运行模块软件,处理遥控或按键信号,存储遥控编码,检测所述遥控交流开关模块的工作状态和电流;
所述遥控接收头与所述微处理器的GPIO6端口连接,用于接收遥控信号;
所述命令转发电路连接在所述遥控交流开关模块的命令输出端口,用于转发所述遥控接收头或所述微处理器发出的遥控命令;
所述稳压电源连接在第二交流电输入端,用于提供所述遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。
在上述方案中,所述微驱动交流电子开关包括开关电路、正半周触发电路、负半周触发电路、供电电路、双向可控硅和过压保护电路;
所述开关电路的输入端与所述微处理器的GPIO2端口连接,输出端与所述正半周触发电路和所述负半周触发电路的输入端连接,用于将所述输入端的信号分别传输给所述正半周触发电路和所述负半周触发电路;
所述供电电路连接在所述正半周触发电路、所述负半周触发电路和直流电压输出端,将交流电正半周双向可控硅触发前的电存储起来,为所述负半周触发电路提供其工作所必须的电压,同时还可以通过直流电压输出端向外提供直流电;
所述过压保护电路连接在所述第一交流电输入端和所述微驱动交流开关输出端之间;
所述双向可控硅的A1脚连接第一交流电输入端,A2脚连接所诉微驱动交流开关输出端,G极同时连接到所述正半周触发电路和所述负半周触发电路。
在上述方案中,所述微处理器包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、闪存FLASH和电可擦除只读存储器EEPROM,或是由包含所述CPU、RAM、FLASH和EEPROM器件的单片机组成。
在上述方案中,所述相位采样电路用于采样交流电的过零时刻。
在上述方案中,所述电流采样电路是采样所述微驱动交流电子开关交流开关输出端的电压,送给所述微处理器进行AD变换。
在上述方案中,所述微驱动交流电子开关触发双向可控硅的电流来源于交流电。
在上述方案中,所述微处理器的GPIO1端口连接所述遥控交流开关模块的按键/触摸输入端口,所述按键/触摸输入端口连接微动开关或触摸按键实现按键控制。
在上述方案中,所述命令转发输出端连接所述遥控交流开关模块的命令输出端口,所述命令输出端口外接光耦合器实现命令转发。
在上述方案中,所述遥控交流开关模块采用分离元器件设计或是采用集成芯片设计。
在上述方案中,所述遥控交流开关模块的接线方式为零火线接入或单火线接入。
与现有技术相比,本发明提供的方案,包括微驱动交流电子开关、微处理器、遥控接收头、命令转发电路、相位采样、电流采样和稳压电源;微驱动交流电子开关连接在遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电;微处理器用于运行模块软件,处理遥控或按键信号,存储遥控编码,检测遥控交流开关模块的工作状态和电流;遥控接收头与微处理器的GPIO6端口连接,用于接收遥控信号;命令转发电路连接在遥控交流开关模块的命令输出端口,用于转发遥控接收头或微处理器发出的遥控命令;稳压电源连接在第二交流电输入端,用于提供遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。遥控交流开关模块只需要串接在电器的交流电源的回路上就可以使电器实现微功耗待机,结构简单,使用方便,降低开发成本和电器的故障率。
附图说明
图1为本发明实施方案1的系统框图;
图2为本发明实施方案1的微驱动交流电子开关的原理图;
图3为本发明实施方案1的命令转发电路的原理图;
图4为本发明实施方案1的相位采样电路的原理图;
图5为本发明实施方案1的电流采样电路的原理图;
图6为本发明实施方案1的稳压电源的原理图;
图7为本发明具体实施例2中的微驱动交流电子开关的原理图;
图8为本发明具体实施例2中的命令转发电路的原理图;
图9为本发明具体实施例3中的系统框图;
图10为本发明具体实施例3中稳压电源的原理图。
具体实施方式
本发明提供了的一种微待机功耗遥控交流开关模块,该模块只需要串接在电器的交流电源的回路上就可以使电器实现微功耗待机,结构简单,使用方便,降低开发成本和电器的故障率。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示,本发明提供的微待机功耗遥控交流开关模块由微驱动交流电子开关10、微处理器20、遥控接收头30、命令转发电路40、相位采样电路50、电流采样电路60和稳压电源70组成。
微驱动交流电子开关10,连接在遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电。
微处理器20用于运行模块软件,处理遥控和按键或触摸输入信号,存储遥控编码,检测模块的工作状态、电流和交流电相位,实现零电位开关机、自动关机、定时开机、延时关机、命令转发和过流保护等功能。
遥控接收头30与微处理器20的GPIO5端口连接,用于接收遥控信号,可以是红外接收头,也可以是一种无线接收模块,在不需要遥控的场合可以省略。
命令转发电路40连接在遥控交流开关模块的命令输出端口,用于选择性地转发来源于遥控接收头或微处理器发出的遥控命令,在不需要遥控的场合可以省略。
稳压电源70用于提供遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。
为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明,以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。显然,以下所描述的具体实施例仅为本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
具体实施例1。
如图1所示,本实施例中,采用分离元器件、单路输出的遥控交流开关模块,遥控交流开关模块由微驱动交流电子开关10、微控制器20、遥控接收头30、命令转发电路40、相位采样电路50、电流采样电路60和稳压电源70组成。
微驱动交流电子开关10由开关电路11、正半周出发电路12、负半周触发电路13、供电电路14、双向可控硅15和过压保护电路16组成。
如图2所示,开关电路11连接在GPIO2端口,包括三极管1103和三极管1104,三极管1103的基极连接有电阻1101,集电极连接有负半周触发电路13,三极管1104的基极连接有电阻1102,集电极连接有正半周出发电路12,电阻1101和电阻1102连接微处理器20的GPIO2端口。
正半周触发电路12包括整流二极管1201、三极管1202和稳压三极管1203,三极管1202的基极连接有电阻1204,连接开关电路的三极管1104的集电极,三极管1202的发射极连接有整流二极管1201,集电极连接有稳压三极管1203和电阻1205,连接双向可控硅15,整流二极管1201是在交流电负半周保护其他电路不被反相高压所击穿,稳压二极管1203是为了提高正半周的触发电压,保证能提供一定的电源电压给供电电路14。
负半周触发电路13包括整流二极管1301、三极管1302和三极管1303,三极管1302的基极连接有电阻1304,连接开关电路11的三极管1103的集电极,三极管1302的发射极连接有电源VCC,集电极连接有电阻1305,连接三极管1303的基极,三极管1303的发射极连接有整流二极管1301,集电极连接有双向可控硅15,整流二极管1301是在交流电正半周保护其他电路不被反相高压所击穿。
供电电路14由整流二极管1401和电容1402组成,负责在交流电正半周并且双向可控硅没有导通时存储电源,为负半周触发电路和其他电路提供工作电压。
过压保护电路16为过压保护管或过压保护二极管。
微驱动交流电子开关10在交流电正半周完全靠输入的交流电直接触发可控硅,不消耗电源的电流;在交流电负半周,为了保证三极管1301的导通,需要一定的工作电压,由于电阻1305的阻值可在10-100K的范围,所以在交流电负半周会消耗电源几十到几百微安的电流。
微处理器包括中央处理器(CPU)21、随机存储器(RAM)22、闪存(FLASH)23和电可擦除只读存储器(EEPROM)24,或是由包含中央处理器(CPU)21、随机存储器(RAM)22、闪存(FLASH)23和电可擦除程只读存储器(EEPROM)24器件的单片机组成。
遥控接收头30使用38K红外接收头,遥控接收头30的输出脚连接微处理器20的GPIO6端口和命令转发电路40。
如图3所示,命令转发电路40包括三极管4001和三极管4002,三极管4001的基极和发射极连接有电阻4003,电阻4003连接有电阻4004,电阻4004的一端连接微处理器20的GPIO6端口,三极管4001的集电极连接三极管4002的发射极,三极管4002的基极连接有电阻4005,电阻4005的一端连接遥控接收头30的输出端和微处理器20的GPIO5端口,三极管4002的集电极连接电阻4006,电阻4006为限流电阻,与命令输出端连接。
如图4所示,相位采样电路50由电阻5001、电阻5002和整流二极管5003、整流二极管5004组成,相位采样电路50的一端连接到第二交流输入端口,另一端连接到微处理器的GPIO4端口,若IO口带有钳位二极管,整流二极管5003、5004可以省略。
如图5所示,电流采样电路60包括三极管6004和三极管6005,三极管6004的基极连接有电阻6001,与微处理器20的GPIO2端口连接,其集电极连接有电阻6002,与三极管6005的基极连接,三极管6005的发射极与交流开关输出端口连接,三极管6005的集电极连接有电阻6003,与微处理器20的GPIO3端口连接。
如图6所示,稳压电源70有高压电容7001、稳压二极管7002、整流二极管7003和滤波电容7004组成,稳压电源70的一端连接交流输入1端口,另一端连接到直流电源VCC端口。
遥控交流开关模块的PCB板采用上下两块双面板设计,下层PCB板上布稳压电源70和微驱动交流电子开关10,上层板上布微处理器20、遥控接收头30、命令转发电路40、相位采样电路50和电流采样电路60,两块PCB板通过插针连接,然后封装在一个塑料壳中。
具体实施例2。
本实施例中,采用另一种基于分离元器件、单路输出的实施方案,是在具体实施例1中将部分电路进行改进。
微处理器20、相位采样电路50、电流采样电路60和稳压电源70与具体实施例1完全相同。
如图7所示,本实施例中,微驱动交流电子开关10由开关电路11、正半周触发电路12、负半周触发电路13、供电电路14、双向可控硅15和过压保护16组成。开关电路11包括电阻1111和三极管1112,三极管1112的基极连接电阻1111,集电极连接有正半周触发电路12和负半周触发电路13。正半周触发电路12包括整流二极管1211、小功率双向可控硅1212、稳压三极管1213、电阻1214和1215,整流二极管1211是在交流电负半周保护其他电路不被反相高压所击穿,稳压二极管1213是为了提高正半周的触发电压,保证能提供一定的电源电压给供电电路。负半周触发电路13包括整流二极管1311、三级管1312、小功率双向可控硅1313、电阻1314、1315和1316,整流二极管1311是在交流电正半周保护其他电路不被反相高压所击穿,供电电路14由整流二极管1401和电容1402组成,过压保护电路16为过压保护管或过压保护二极管。
遥控接收头30使用433MHz无线接收模块,输出端连接微处理器20的GPIO6端口和命令转发电路40。
如图8所示,本实施例中,命令转发电路40包括两个P沟道CMOS场效应管4001和4002,电阻4013、电阻4014、电阻4015和电阻4016,电阻4004的一端连接微处理器的某个IO口,电阻4015的一端连接遥控接收头30的输出端和微处理器的某个IO口,电阻4016为限流电阻,连接到命令输出端。
具体实施例3。
如图9所示,本实施例中,采用一种基于分离元器件、多路输出、单火线的实施方案,本实施例中的遥控交流开关模块由6个微驱动交流电子开关10、一个微处理器20、一个遥控接收头30盒一个多路输入电源组成。
微驱动交流电子开关10和遥控接收头30的连接有实施例1完全相同。
本实施例中,微处理器20选用具有较多的IO口的单片机,如PIC12F1822、PIC12F1823等型号。
如图10所示,多路输入电源包括并联的电容7001、电容7005、电容7006、电容7007、电容7008和电容7009,连接稳压二极管7002、整流二极管7003和电容7004。
具体实施例4。
本实施例中,采用一种部分集成的集成电路实施方案,是将具体实施例1和具体实施例2中微驱动交流电子开关10中除了电解电容以外的其他元器件集成在一个电路中,封装成集成电路芯片,可根据功能用途选择合适的封装方式,具体的集成方式分为以下两种:
第一种方式是所有元件都选用各自的晶元,然后绑定、封装成一个集成电路;
第二种方式是所有元件都做在同一块晶元上,再封装成一个集成电路。
在封装好的集成电路上接上滤波电容,再加上单片机、遥控接收头、命令转发电路和稳压电源等就可形成一个遥控交流开关电路。
具体实施例5。
本实施例中,采用一种全集成的集成电路实施方案,是将具体实施例1和具体实施例2中除了电解电容和遥控接收头以外的其他元器件全部集成在一个电路中,封装成集成电路芯片,可根据功能用途选择合适的封装方式,具体的集成方式与具体实施例4中相同。
本实施例,在封装好的集成电路上接上滤波电容、遥控接收头、微动开关等就可形成一个遥控交流开关电路。
结合以上具体实施例的说明,与现有技术相比,本发明提供的方案,包括微驱动交流电子开关、微处理器、遥控接收头、命令转发电路、相位采样、电流采样和稳压电源;微驱动交流电子开关连接在遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电;微处理器用于运行模块软件,处理遥控或按键信号,存储遥控编码,检测遥控交流开关模块的工作状态和电流;遥控接收头与微处理器的GPIO6端口连接,用于接收遥控信号;命令转发电路连接在遥控交流开关模块的命令输出端口,用于转发遥控接收头或微处理器发出的遥控命令;稳压电源连接在第二交流电输入端,用于提供遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。遥控交流开关模块只需要串接在电器的交流电源的回路上就可以使电器实现微功耗待机,结构简单,使用方便,降低开发成本和电器的故障率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微待机功耗遥控交流开关模块,其特征在于,包括微驱动交流电子开关、微处理器、遥控接收头、命令转发电路、相位采样电路、电流采样电路和稳压电源;
所述微驱动交流电子开关连接在所述遥控交流开关模块的第一交流电输入端和交流开关输出端之间,用于打开或关闭交流电;
所述微处理器用于运行模块软件,处理遥控或按键信号,存储遥控编码,检测所述遥控交流开关模块的工作状态和电流;
所述遥控接收头与所述微处理器的GPIO6端口连接,用于接收遥控信号;
所述命令转发电路连接在所述遥控交流开关模块的命令输出端口,用于转发所述遥控接收头或所述微处理器发出的遥控命令;
所述稳压电源连接在第二交流电输入端,用于提供所述遥控交流开关模块的待机期间的工作电源。
2.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述微驱动交流电子开关包括开关电路、正半周触发电路、负半周触发电路、供电电路、双向可控硅和过压保护电路;
所述开关电路的输入端与所述微处理器的GPIO2端口连接,输出端与所述正半周触发电路和所述负半周触发电路的输入端连接,用于将所述输入端的信号分别传输给所述正半周触发电路和所述负半周触发电路;
所述供电电路连接在所述正半周触发电路、所述负半周触发电路和直流电压输出端,将交流电正半周双向可控硅触发前的电存储起来,为所述负半周触发电路提供其工作所必须的电压,同时还可以通过直流电压输出端向外提供直流电;
所述过压保护电路连接在所述第一交流电输入端和所述微驱动交流开关输出端之间;
所述双向可控硅的A1脚连接第一交流电输入端,A2脚连接所述微驱动交流开关输出端,G极同时连接到所述正半周触发电路和所述负半周触发电路。
3.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述微处理器包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、闪存FLASH和电可擦除只读存储器EEPROM,或是由包含所述CPU、RAM、FLASH和EEPROM器件的单片机组成。
4.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述相位采样电路用于采样交流电的过零时刻。
5.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述电流采样电路是采样所述微驱动交流电子开关交流开关输出端的电压,送给所述微处理器进行AD变换。
6.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述微驱动交流电子开关触发双向可控硅的电流来源于交流电。
7.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述微处理器的GPIO1端口连接所述遥控交流开关模块的按键/触摸输入端口,所述按键/触摸输入端口连接微动开关或触摸按键实现按键控制。
8.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述命令转发输出端连接所述遥控交流开关模块的命令输出端口,所述命令输出端口外接光耦合器实现命令转发。
9.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述遥控交流开关模块采用分离元器件设计或是采用集成芯片设计。
10.根据权利要求1所述的遥控交流开关模块,其特征在于,所述遥控交流开关模块的接线方式为零火线接入或单火线接入。
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