CN111505975A - 具有两根导线的家用自动化电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，包括电子换向器(2)；家用自动化单元(3)，包括用于控制电子换向器(2)的微控制器；电源单元(4)，连接至电子换向器，用于在电力网端子和负载端子之间通过电流。该电源单元包括：电源电路(40)，包括：储能元件；变压器，包括用于消耗储能元件能量的初级线圈和用于将该能量转换为给微控制器(30)供电的次级线圈；与电源电路并联的电子旁路开关(41)，该电子开关包括使电源电路短路的闭合状态和给电源电路供电的断开状态。

Description

具有两根导线的家用自动化电子控制装置

技术领域

本发明涉及具有两根导线的家用自动化电子控制装置，也就是说，仅包括意图连接至电板和有源负载(例如，照明灯)的两个端子。灯和家用自动化装置的组合件串联连接。

本发明涉及具有两根导线的家用自动化装置，其包括用于给灯供电的电子换向器和家用自动化单元，该家用自动化单元包括至少一个用于控制电子换向器的微控制器以及至少在开启状态时耗能的家用自动化电子元件。电子换向器可以具有变换器模式，使得可以根据用户的需要，控制灯吸收的功率以改变其发光度，或者可以具有开关模式，使得可以作为机械开关，给负载供电而不控制其运行时吸收的功率，也就是说，根据用户的需要，全有或全无。

背景技术

已知一种具有两根导线的家用自动化电子控制装置A，其包括泄漏电流供电单元1，电子换向器2和家用自动化单元3。

图1A表示连接至灯L和电源S的这种家用自动化装置A的功能流程框图。泄漏电流供电单元1与电子换向器2并联安装。

图1A示意性地示出了处于关闭模式的家用自动化装置，也就是说，当灯L关闭时，并且因此电子换向器2处于关闭状态时，也称为断开状态时。在该关闭模式下，泄漏电流供电单元1将电流(以下称为泄漏电流Ioff)供应至家用自动化单元3以对其进行供电。粗体箭头表示图1A中的泄漏电流Ioff的电路。因此，泄漏电流Ioff流过家用自动化装置A，并且流过灯L。该泄漏电流Ioff不足以使灯L能够产生用户可见的光。

图1C表示处于开启模式的家用自动化装置，也就是说，当灯由供电电流Ion供电时。处于饱和状态的电子换向器2使泄漏电流供电单元1短路。

泄漏电流供电单元1包括未示出的电容器，使得可以在电子换向器2处于饱和状态时，给家用自动化单元3供电。然而，电容器会放电。因此，在开启模式下，家用自动化单元3控制电子换向器2在相角调光器模式，使得可以通过断开电子换向器2来使电容器再充电，使得电流像在灯关闭时一样流过。

当家用自动化单元接收到100％负载开启状态请求时，控制单元由此不能在整个周期内发送电流，因为在关闭状态的时间是必需的，即使换向器2在关闭状态下的该时间比饱和状态下的时间短。

图1B表示调光器模式下，灯的端子处电压的半周期。

在每个半周期的时间t期间，在非导通阶段20期间，电子换向器2处于关闭状态，因此泄漏电流供电单元1可以在为家用自动化单元3供电的同时为其电容器充电。在该非导通阶段期间，因此泄漏电流Ioff在灯中流过。

在半周期的剩余时间期间，电子换向器2在导通阶段21中处于饱和状态。在该导通阶段21期间，电子换向器2为灯L供电，并使泄漏电流供电单元1短路。在导通阶段21期间，已充电电容器为家用自动化单元3供电。

因此，即使控制电子换向器2以最大模式为负载供电时，也就是说，在导通阶段21中的循环比率最接近于1，也必须全部具有非导通阶段20的半周期的一部分，使得泄漏电流供电单元给电容器再充电。

然而，这种调光器模式对于所谓的不可调光负载，即不可变或不可分级的负载是有问题的，与所谓的可调光或可分级或可变负载不同。例如，负载可以是可调光或不可调光的灯。灯被认为意指具有白炽灯泡或卤素灯泡或荧光节能灯泡的灯，或者替代地具有发光二极管的灯或任何其他类型的电灯。实际上，包含电子器件的灯，称为电子灯，无论可调光还是不可调光的，其都包括电容器，该电容器在导通通路期间(即从非导通阶段到导通阶段)引起峰值电流。实际上，在对集成在电子灯中的电容器进行充电期间，灯产生的峰值电流可以为几安培。该峰值电流会引起电子灯中的闪烁，破裂和/或发热，从而使用户感到不适，并使电子灯或换向器劣化。

为了减小该峰值电流，已知的是实现尽可能接近电力网零点的导通通路，也就是说，在半周期开始时零电压时的导通通路。不可调光的电子灯的电容器不能完全放电，并且在灯的端子上维持电压电平，这会使控制单元3的同步原理发生相移。这种相移会导致灯和家用自动化装置的过热以及灯的破裂后果。

已知具有两根导线的装置，其没有耗能的家用自动化电子元件，例如，家用自动化无线电，其包括例如，与电子换向器串联的二极管，使得每个二极管的端子处的电位差之和可以给控制电子换向器的低功耗的控制单元供电。然而，这种装置没有耗能的家用自动化电子元件，诸如家用自动化无线电。实际上，串联二极管的供电不能给无线电供电，而无线电的功耗是重要的，并且会引起换向器的额外发热。

还已知具有三根导线的家用自动化装置，其包括用于以全有或全无模式或变向器模式控制负载的电子换向器。然而，在没有操作的情况下，这种类型的具有三根导线的家用自动化装置不能代替房屋中具有两根导线的开关。实际上，大多数具有两根导线的开关仅可用于连接相位输入线和灯输出线，以将相位连接至灯。

发明内容

观察到，需要提供一种具有两根导线的家用自动化电子控制装置，使得有可能以全波形式给负载供电，同时给在全波状态下耗能的家用自动化电子元件供电。负载可以是例如，所谓的可调光或可分级或可变的灯或所谓的不可调光或不可分级或不可变的灯，同时消除其闪烁和其发热。

根据本发明，通过提供用于控制负载电源的具有两根导线的家用自动化电子控制装置，将会满足这种需求，该装置包括：

·要连接至负载的负载端子，

·要连接至电力网的相的电力网端子，

·在负载端子和电力网端子之间连接的电子换向器，用于控制给负载供电的供电电流，

·家用自动化单元，该家用自动化单元包括微控制器和家用自动化电子元件，该微控制器用于控制电子换向器至少在开启状态下，该家用自动化电子元件至少在开启状态时耗能，

·电源单元，其包括输入端子和输出端子，连接至电子换向器，使得供电电流流过电力网端子和负载端子之间的电源单元，电源单元包括：

i.电源电路，其包括：

1.连接至电源单元的输入和输出端子的储能元件，

2.变压器电源，其包括与储能元件并联安装的初级线圈以及给家用自动化单元中的微控制器供电的次级线圈，

ii.在输出端子和输入端子之间与电源电路并联连接的电子旁路开关，该电子旁路开关包括连接至电源电路的控件，以控制其在断开位置，从而在储能元件处于放电状态时，能够实现电源回路的供电，直到储能元件处于充电状态为止，或者控制其在闭合位置，从而在储能元件处于充电状态时，使电源回路短路，直到储能元件处于放电状态为止。

“连接”用来指电连接。“连结”用来指电连结，也就是说通过连接器连接。

“相”用来指给负载供电的电力网的相或中性点。

本发明的家用自动化装置使得能够通过包括变压器电源的电源单元，在不切断负载的电源的情况下给家用自动化单元供电。当电子旁路开关处于断开位置时，由换向器给变压器电源供电，而当其处于闭合状态时，由储能单元给变压器电源供电。换句话说，电源电路使得可以在全波地给负载，诸如灯供电的同时，给家用自动化单元供电。

实际上，在全波地控制换向器的情况下，当电子旁路开闭合合时，负载端子上的电压对应于电力网电压减去换向器的损耗。在闭合位置，电源电路可以继续通过储能元件的能量给家用自动化单元供电，该储能元件给变压器电源供电。当电子旁路开关处于断开位置时，流经负载的电流会流过电源电路，该电源电路会给储能元件再充电，并且给并联的变压器电源供电，从而有可能给家用自动化单元供电。在断开位置，负载端子处的电压对应于电力网电压减去换向器和电源电路的损耗。

根据本发明的装置还可以具有单独地考虑或根据其所有技术上可能的组合考虑的以下一个或多个特征：

根据第一实施方式，家用自动化电子控制装置仅具有两根导线。

“具有两根导线”用来指家用自动化装置唯一地包括负载端子和电力网端子，该电力网端子连接至与负载串联连接的电网的相。换句话说，家用自动化装置不包括第三端子，该第三端子可以连接至与负载并联连接的电力网的其它相。

根据第二实施方式，该装置包括比较器，该比较器将储能元件的供电电压的电压函数与最大阈值电压和最小阈值电压进行比较，该比较器包括直接地连接至电子旁路开关的控件的控制输出，并包括闭合控制状态和断开控制状态，在闭合控制状态中比较器在其输出处包括电压，用于控制在闭合位置的电子旁路开关，在断开控制状态中比较器在输出处的电压控制断开位置中的电子旁路开关，并且当储能元件的端子处的电压的电压函数大于最大阈值电压时，比较器从断开控制状态转到闭合控制状态，并且当储能元件的端子处的电压的电压函数小于最小阈值电压时，比较器从闭合控制状态转到断开控制状态。

这使得可以根据储能元件的电荷状态，直接地控制电子旁路开关，以在电子旁路开关处于闭合状态时，通过储能元件给变压器电源供电，或者通过电力网给变压器电源供电。因此，最小阈值电压是相对于储能元件的供电电压的电压函数而放电的储能元件的供电电压的电压图像，并且最大阈值电压是相对于储能元件的供电电压的电压函数而充电的储能元件的供电电压的电压图像。

根据该第二实施方式的实施例，比较器包括至少一个运算放大器。

根据该第二实施方式的实施例，比较器包括安装的同相施密特(Schmitt)触发器。

例如，电源电路包括在施密特触发器运算放大器的输出处的电阻，该放大器连接至用于控制电子开关的电子旁路开关的控件。

例如，电源电路包括基准电源，该基准电源包括至少一个电容器，该电容器用于给施密特触发器运算放大器的负端子供电基准电压。

例如，基准电源是与电阻并联安装的电容器，该电阻连接在运算放大器的正端子和负端子之间。

根据实施例，电源电路包括比较器电源，以给比较器供电电压。

根据实施例，电源电路包括储能元件的电源电压电平传感器，以在储能元件的端子处给电压的电压函数供电。

根据前述实施方式的替代方式，在储能元件的端子处的电压的电压函数直接是在储能元件的端子处的电压。

根据实施例，电源电路包括阈值电压供电器，使得可以将最小阈值电压和最大阈值电压供电给比较器。

根据该实施例的实施方式，电源电路包括调节器和两个电容器，用于安装的施密特触发器运算放大器的电源。

根据第三实施方式，变压器电源是反激式(flyback)的，其包括具有初级线圈和次级线圈的变压器以及耦合到变压器以实现初级和次级之间隔离的反激驱动器。

根据一个实施例，反激式变压器在其次级包括连接至换向器的供电输入的端子。因此，变压器的次级的端子处的电压包括在家用自动化单元的输入供电电位和电源端子之间。因此，当电子旁路开关处于断开位置时，一部分电力网电流会进入电源电路，而另一部分电力网电流会流过变压器的次级，给家用自动化装置供电，并且当电子旁路开关处于闭合状态时，由储能单元给初级线圈供电，给初级线圈给变压器的次级线圈供电，以给家用自动化单元供电。

根据第四实施方式，电子换向器还包括：

·连接至负载端子的负载输入，

·连接至电力网端子的电力网输入，

·连接至输入端子的电源输入，

·连接至输出端子的电源输出，

·第一交变电子元件，用于控制从负载端子到电源输入以及从电源输出到电力网端子的电流，

·第二交变电子元件，用于控制从电力网端子到电源输入以及从电源输出到负载端子的电流，

·其中第一和第二电子控制元件均包含连接至微控制器的控件，以控制它们。

根据该第四实施方式的实施例，电子换向器还包括：

·第一分支，

·与第一分支并联的第二分支，

·第一交变电子元件，包括：

i.在第一分支上，连接至电源输入的第一晶体管，用于控制从负载端子到电源输入的电流，以及

ii.在第二分支上，第一电子元件连接至电源输出，以允许电流从电源输出流到电力网端子，以及

·第二交变电子元件，包括：

i.在第二分支上，连接至电源输入的第一晶体管，用于控制从电力网端子到电源输入的电流，以及

ii.在第一分支上，第二电子元件连接至电源输出，以允许电流从电源输出流到负载端子。

该实施方式的这种实施例使得可能具有这样的换向器，其能够仅包括由微控制器控制的两个晶体管。

在前述实施例的另一替代实施例中，电子换向器还包括：

·第一分支，

·与第一分支并联的第二分支，

·第一交变电子元件，包括：

i.在第一分支上，连接至电源输出的第一晶体管，用于控制从电源输出流到电力网端子的电流，以及

ii.在第二分支上，第一电子元件连接至电源输入，以允许电流从负载端子流到电源输入，以及

·第二交变电子元件，包括：

i.在第二分支上，连接至电源输出的第二晶体管，用于控制从电源输出流到负载端子的电流，以及

ii.在第一分支上，第二电子元件连接至电源输入，以允许电流从电力网端子流到电源输入。

该实施方式的这种实施例使得有可能具有这样的换向器，其能够仅包括由微控制器控制的两个晶体管。

根据该实施方式的后两个实施例中一个实施例的特殊性，第一电子元件和第二电子元件均是二极管。这使得可以具有简单且便宜的换向器。

根据前述特殊性的替代方式，第一电子元件和第二电子元件均是由微控制器控制的晶体管。这使得可以在第一或第二交变电子元件的两个元件之一发生故障的情况下，避免短路。

根据第一实施例的实施方式和该第一特殊性，第一交变电子元件的二极管包括连接至电源输出的阳极和连接至连结节点的阴极，该连结节点连接至电力网端子和第一晶体管。

根据第二实施例的实施方式和该第一特殊性，第二交变电子元件的二极管包括连接至电源输出的阳极和连结到连结节点的阴极，该连结节点连接至负载端子和第二晶体管。

根据该实施方式的实施例，微控制器可以控制换向器：

·在断开状态下，防止供电电流流过其负载端子和其电力网端子之间的第一和第二电子控制元件，而该装置处于关闭模式，

·在全波供电状态下，其中第一和第二电子控制元件在正向或负向交变期间处于闭合状态，使电力网电源电流以全波给负载供电；

·在变换器状态下，其中控制第一和第二电子控制元件，以切断电力网电源，从而可以降低电力网电源的正向或负向交变的标称均方根(rms)电压，从而改变负载的供电。

根据第五实施方式，该装置还包括泄漏电流供电，这样当换向器处于断开状态时，该泄漏电流供电给家用自动化单元供电，该泄漏电流供电包括与负载端子连接的第一端子和与电力网端子连接的第二端子。

根据作为前述实施方式的替代方案的第六实施方式，当装置处于关闭模式时，家用自动化单元以接近于零的循环比率控制换向器，以对电容器充电。

根据作为第五实施方式的替代方案的第七实施方式，电源电路包括两个晶体管，用于将与储能元件并联的变压器的端子连接至电力网端子和负载端子，并且微控制器在关闭模式控制循环比率接近零的处于饱和状态的晶体管，以使半周期的平均泄漏电流小于<150μA量级的平均阈值强度电流。

因此，这使得负载不能被充分地供电以正常运行。例如，在负载是灯的情况下，灯不超过使用户不舒服的发光度。

根据可以与不同的前面实施方式结合的第八实施方式，家用自动化电子元件是在开启状态下耗能的控制元件。控制元件在关闭状态下还可以耗能。

例如，控制元件是家用自动化无线电，例如，包括家用自动化协议或规范的无线电，诸如Wifi/Zigbee路由器模式或蓝牙。

Zigbee路由器模式用来意指无线电可以从其他家用自动化装置接收信息，并将其传输到另一个路由器或包括Zigbee家用自动化协议的其他家用自动化装置。这种Zigbee协议无线电路由器比简单的Zigbee协议无线电消耗更多的能量来唯一地发送或接收家用自动化装置的信息，甚至比蓝牙类型的无线电协议消耗更多的能量。

配置控制元件或微控制器以将控制装置与移动应用程序或平台配对。

根据该实施方式的实施例，控制元件是家用自动化人机指令或控制界面。

根据该实施方式的实施例，人机界面是触觉的，特别是具有发光类型返回(听觉的、振动的等)的触觉，以使用户能够控制换向器。

根据替代方案，人机界面是近程传感器，使得可以在检测到用户期间，控制换向器处于开启状态。

根据该实施例的另一替代方案，人机界面是例如，开关或编码器上的按钮，使得可以在开启模式下控制装置。

根据该实施例的另一替代方案，人机界面是触摸屏，使用户能够通过操纵触摸屏来控制换向器。

根据该第八实施方式的另一实施例，耗能电子控制元件包括低能耗家用自动化无线电，该低能耗家用自动化无线电包括Zigbee协议以及人机界面诸如，指示灯或几个指示灯的。实际上，这种电子元件包括几个负载，每个负载是低耗能的，但是加在一起尤其在开启状态下变得耗能。

根据第九实施方式，家用自动化电子元件是包括家用自动化人机信息界面的信息元件。例如，界面是在开启状态下耗能的屏幕或指示灯。

附图说明

通过参考附图，阅读下面的说明，本发明的其他特征和优点将变得清楚，附图示出：

图1A表示处于关闭模式的现有技术的功能框流程图；

图1B表示根据现有技术的正向交变，其波被斩波；

图1C表示处于开启模式的现有技术的功能框流程图；

图2表示处于关闭模式的本发明实施方式的装置的功能框流程图，该装置连接至灯和电力网电源。

图3表示处于开启模式的图2的装置的功能框流程图。

图4表示在全波开启模式下，在灯和电力网水平上不同测量值的记时图；

图5表示处于开启状态的第二实施方式的功能框流程图。

图6是根据图3或5所示的实施方式的装置的流程图的电源单元的功能框流程图；

图7表示图6的电源电路中不同测量值的记时图；

图8是图5的装置的第二实施方式的实施例的流程图，其包括图6的电源单元和功能块的电子流程图。

为了更加清楚，在所有附图中，相同或相似的元件用相同的附图标记标记。

通过阅读以下描述并通过查看随附的附图，将更好地理解本发明。这些附图是出于指示性目的而提出的，绝不限制本发明。

具体实施方式

图2表示具有两根导线的家用自动化电子控制装置B的第一实施方式的功能框流程图，两根导线分别地连接至电力网S和负载，在这种情况下是灯L。灯L可以是可调光的或不可调光的灯。电力网S是一个交流电网，包括正交变和负交变，例如，根据50赫兹或60赫兹+或–10％的频率，以及根据包含110Vrms或230Vrms+或–10％的标称均方根电压。

具有两根导线的家用自动化电子控制装置B包括：负载端子BL，其连接至灯L的端子；以及电力网的端子BS，其连接至电力网S的相。电力网的另一相连接灯L的另一端子。因此，具有两根导线的家用自动化电子控制装置B仅包括要连接至两根导线的两个外部端子。

具有两根导线的家用自动化电子控制装置B包括安装在负载端子BL和电力网端子BS之间的换向器2。换向器2使得能够改变电力网S的交变周期的正交变的或负交变的或两个交变的标称均方根电压。换向器2包括断开状态，也称为关闭状态，对应于处于关闭模式的装置，实现处于断开状态的机械开关的功能，以及包括全波开启状态，实现处于闭合状态的机械开关的功能。显然，换向器也可以被控制以改变电力网S的交流电源的周期的正交变的或负交变的或两个交变的标称均方根电压。在下文中将更详细地解释换向器2。

具有两根导线的家用自动化电子控制装置B包括家用自动化单元3，该家用自动化单元3包括用于控制电子换向器2的微控制器30和耗能家用自动化电子元件，诸如耗能电子控制元件。在该实施例中，电子控制元件是通信元件，在这种情况下，是家用自动化无线电31，用于在具有两条导线的家用自动化电子控制装置上接收和发送信息，例如Wifi无线电。因此，家用自动化无线电31连接至微控制器30，使得它可以与移动终端，诸如智能电话的应用程序或与互联网上的平台通信信息。

在该实施方式中，具有两根导线的家用自动化电子控制装置B包括：泄漏电流供电单元1，其连接至电力网端子BS和负载端子BL，以当换向器2处于断开状态时，给家用自动化单元3供电。在图2的流程图中，粗体箭头表示泄漏电流Ioff流过装置B的不同功能块的路径。因此可以看到，泄漏电流穿过泄漏电流供电单元1来给家用自动化单元3的微控制器30和家用自动化无线电31供电。

具有两根导线的家用自动化电子控制装置B包括电源单元4，该电源单元4包括连接至电子换向器2的输入端子4E和输出端子4S，使得在全波开启状态下，电力网端子BS和负载端子BL之间的供电电流Ion流过电源单元4。

图3表示图2的流程图，但是粗体箭头表示电源电流Ion的路径。电源单元4包括下文参考图5详细描述的电源电路40，其包括变压器电源400，该变压器电源400包括初级线圈4000和次级线圈4001，该初级线圈4000由从电力网端子BS流向负载端子BL的电流供电，该次级线圈4001转换该能量给家用自动化单元3的微控制器30和家用自动化无线电31供电。

因此，变压器电源400使得可以在保持换向器处于全波开启状态的同时，给家用自动化单元3的微控制器30供电，也就是说，换向器2不需要进行调光以使电流偏离，该电流为家用自动化单位供电，以给灯供电。

图4表示记时图，该记时图表示当换向器2被控制在全波开启状态时，电力网S的电压U，灯L的端子处的电压U_Lamp以及流过灯L的供电电流Ion。因此，灯L的端子处的电压U_Lamp等于电力网S的电压U减去换向器的电压和电源单元的电压。由此，家用自动化装置B使得灯L的端子处的电压是规则的，也就是说没有被切断。

图5表示第二实施方式，家用自动化单元3还包括电源模块32，该电源模块32使得可以在来自变压器400的次级线圈的电压电位VccOn的电压VCC下，或者来自泄漏电流供电单元1的电压电位VccOff的电压VCC下，向家用自动化无线电31和微控制器30分配电流。而且，在这种情况下，电源模块连接至换向器2，以给它供电电位VccPower下的电流。

图6表示图4或图5的实施方式的家用自动化装置B的电源单元4的功能框图。

电源单元4安装在称为“计算_基准”的基准电位与称为“能量_收集_基准”的输出电位之间。电源电路40安装在基准电位和输出电位之间。微控制器30包括连接至该基准电位的输入，用于控制换向器2，特别是用于控制在电力网为零时的换向器的状态变化。

电源单元4还包括：电源电路40，其包括变压器电源400；电子旁路开关41。电子旁路开关41包括：连接至基准电位的端子和连接至输出电位的端子，以及用于控制它的控件。因此，电子旁路开关41与电源电路40并联安装。电子旁路开关41包括使电源电路40短路的闭合位置和使换向器2为电源电路40供电的断开位置。

电源电路40包括与变压器电源400并联安装的储能元件401。

电源电路40包括比较器402，此后描述的图7的记时图中所表示的，该比较器将输出电位和比较器402的输入之间的电压Vsense与最大阈值电压Vmax和最小阈值电压Vmin进行比较，该电压Vsense是储能元件401的端子处的电压(以下称为供电电压Vcc_E_H)的函数。比较器402包括连接至电子旁路开关41的控件的信号输出。

当供电电压Vcc_E_H的电压Vsense函数已经达到最小阈值电压Vmin时，比较器402传输电压到其信号输出，该电压等于在输出电位和输出之间的其负端子处的电压，用于控制电子旁路开关41在断开位置。电子旁路开关41处于断开位置，供电电流Ion被分流流过变压器电源400以及流过储能元件401，该储能元件401将其再充电到对应于Vsense的充电状态，该Vsense等于最大阈值电压Vmax。

储能元件401的端子处的电压增加，并且当储能元件401的供电电压Vcc_E_H的电压Vsense函数已达到最大阈值电压Vmax时，比较器402传输电压到其信号输出，该电压等于输出和输出电位之间的其正端子处的电压，用于控制电子旁路开关41在闭合位置。因此，电源电路40被短路，并且储能元件401在向变压器400供电的同时放电，从而将其端子处的供电电压Vcc_E_H减小到对应Vsense的放电状态，该Vsense等于最小阈值电压Vmin。

在该实施方式中，电源电路40包括储能元件401的电压电平传感器403，以在储能元件401的端子处供电电压的电压Vsense函数。

在该实施方式中，电源电路40还包括比较器电源404，以根据输出电位和比较器电源404之间的电压，例如5V电压来给比较器402供电。因此，比较器402可以传输例如，5V的信号给电子旁路开关41，控制它在闭合位置。

在该实施方式中，电源电路40还包括阈值电压供电器405，该阈值电压供电器405使得可以将基准电压Vref传输到比较器，使得当Vsense小于最小阈值电压Vmin时，在比较器的输出处，比较器的输出处的电压等于对应于比较器的正电源的电压，在这种情况下为5V，直到电压Vsense达到最大阈值电压Vmax。阈值电压供电器405供应电压Vref，使得电子旁路开关41处于断开位置，同时在其控制下具有与能量_收集_基准电位对应的输出电位的电压，即在输出端子4S处的电位。

在该实施方式中，电源电路40还包括电压整流器406。电压整流器406使得可以极化电源电路40的供电电流。因此，电源电路的供电是连续的。

图7表示记时图，其表示流过灯对应于Ion的电流I_lamp，电子旁路开关41的端子处的电压Veh和电压Vsense，该电压Vsense是储能元件401的供电电压Vcc_E_H的函数。

因此，当电子旁路开关41处于闭合位置时，电压Veh为零，并且当电子旁路开关41处于断开位置时，电压Veh等于电源电路40的端子处的电压减去电压整流器406的端子处的电压。从该记时图中可以看出，电流I_lamp具有来自电力网S的不间断正弦形状。

此外，当电子旁路开关41处于断开位置时，电压Vsense增大，并且当其达到最大阈值电压Vmax时，电子旁路开关41从断开位置转为闭合位置，并且电压Vsense减小至最小阈值电压Vmin，该最小阈值电压Vmin导致电子旁路开关41从闭合位置转到打开位置。

图8表示装置B的第二实施方式的实施例的流程图，其包括图5的电源电路和功能块的电子流程图。

因此，图8的家用自动化装置B包括电源模块32。

在这种情况下，电子换向器2在这两个实施方式中包括第一交变电子元件和第二交变电子元件，该第一交变电子元件用于控制从负载端子BL到电源输入4E和从电源输出4S到电力网端子BS的电流，第二交变电子元件用于控制从电力网端子BS到电源输入4E以及从电源输出4S到负载端子BL的电流。第一电子控制元件和第二电子控制元件均包括用于控制它们的连接至微控制器的控制Vcmd。

在该实施方式中，电子换向器2包括第一分支和与第一分支并联的第二分支。第一交变电子元件在第一分支上包括：第一晶体管M1，其连接至电源输入4E；以及电力网输入2S，其连接至电力网端子BS，用于控制电力网端子BS到电源输入4E的电流；以及在第二分支上，第一电子元件D1连接至电源输出4S和连接至负载输入2L，负载输入2L连接至负载端子BL，以允许电流唯一地从电源输出4S流到负载端子BL。第二交变电子元件在第二分支上包括第二晶体管M2，第二晶体管M2连接至电源输入4E和灯输入2L，用于控制从负载端子BS到电源输入4E的电流，并且在第一分支上第二电子元件D2连接至电源输出4S和电力网输入2S，以允许电流唯一地从电源输出4S流到电力网端子BS。

在此实施例中，在这种情况下，第一电子元件和第二电子元件是二极管D1，D2，每个都包括与电源输出4S连接在一起的阳极以及阴极，对于第一个二极管D1，该阴极与负载输入2L连接在一起，形成将第二晶体管M2连结至负载端子BL的节点，对于第二个二极管D1，该阴极连接至电力网输入2S，形成连结第一晶体管M1和电力网端子BS的节点。

在该实施例中，电源电路40包括反激式变压器电源400，其包括具有初级线圈4000和次级线圈4001的变压器以及耦合至该变压器的反激驱动器4002。

反激式变压器电源400在其次级包括与换向器2的电源输入连接的端子。因此，变压器400次级的端子处的电压包括在家用自动化单元3的“计算_基准”输入电源电位和供电电位VccOn之间。

在该实施例中，电子旁路开关41包括晶体管M3，该晶体管M3使得可以在饱和状态下处于闭合位置，而在断开状态下处于关闭位置。在这种情况下，晶体管M1，M2，M3在该实施例中是NMOS晶体管。

在该实施例中，电子旁路开关41在这种情况下还包括与旁路晶体管M3并联的双向齐纳(Zener)二极管D4，以保护其免受电涌。

电子旁路开关41还包括连接至晶体管M3的控制端子和比较器402的电阻R7，以使得可以根据比较器402的输出电压来限制控制中的控制电流。这使得可以限制比较器402的劣化。

在该实施例中，电源电路40的电压整流器406包括连接至输入端子4E的电源端子，二极管D5和安装在输入端子4E的输入电位与二极管D5的阳极之间的电阻R1。这使得可以限制电源电路40中电流的方向，从而防止例如，来自储能元件401的电流通过电源电路40的电源端子放电。二极管D5的阴极为连接至反激式变压器电源，储能元件401(在这种情况下为电容器C1)，电压电平传感器403，电压电平传感器403与电容器C1和比较器电源404并联安装。

在该实施例中，比较器电源404包括调节器U3，该调节器U3在这种情况下是固定调节器，并且两个滤波电容器C5和C6一起连接至该调节器的端子Gnd。两个电容器C5和C6各自包括分别连接至调节器U3的输入和输出的端子。

在该实施例中，电压电平传感器403包括齐纳二极管D6和安装在齐纳二极管D6与电源输出4S的电位之间的电阻R2。二极管D5的阴极连接至齐纳二极管D6的阴极。因此，基准电压Vsense在电阻R2的端子处。

阈值电压供电器405安装在输出电位和调节器U3的输出之间。在这种情况下，阈值电压供电器403包括串联连接的两个电阻R8和R3，并且与电阻R3并联的电容器C4在输出电位和对应于电压Vref的两个电阻间的电位之间。

根据该实施方式的实施例，比较器402包括至少一个运算放大器U2。

根据该实施方式的实施例，比较器402包括安装的同相施密特触发器。

因此，同相施密特触发器比较器402包括在其输出与正输入之间的电阻R5，电阻R4，该电阻R4的端子连接至正输入，在其输入端包括与安装的施密特触发器输入电压对应的电压Vsense。电压电平传感器的电阻R2和齐纳二极管D6连接至电阻R4的另一端子。因此，此实施例中的电压Vsense是与电压传感器403并联的电容器C1的端子处的电压图像。

因此，在这种情况下，电子旁路开关41的电阻R7安装在施密特触发器比较器的运算放大器U2的输出和旁路晶体管M3的控制之间。因此，电阻R7使得可以根据运算放大器U2的输出电压来供电必要的电流，以使晶体管进入饱和状态，或者没有足够的电流，使晶体管进入关闭状态。

自然地，本发明不限于参考附图描述的实施方式，并且在不超出本发明的范围的情况下可以设想替代方案。

Claims (10)

1.具有至少两根导线的的家用自动化电子控制装置(B)，其用于控制负载的电源，该装置包括：

·要连接至负载的至少一个负载端子(BL)，

·要连接至电力网(S)的相的电力网端子(BS)，

·电子换向器(2)，连接在负载端子和电力网端子(BS)之间，用于控制给负载(L)供电的供电电流(Ion)，

·家用自动化单元(3)，其包括用于控制电子换向器(2)至少在开启状态下的微控制器(30)和至少在开启状态下耗能的家用自动化电子元件，

·电源单元(4)，包括输入端子(4E)和输出端子(4S)，该电源单元(4)连接至电子换向器(2)，以使供电电流(Ion)流过电力网端子(BS)和负载端子(BL)之间的电源单元(4)，该电源单元(4)包括：

i)电源电路(40)，包括：

连接至电源单元(4)的输入端子(4E)和输出端子(4S)的储能元件(401)，变压器电源(400)，其包括与储能元件并联安装的初级线圈(4000)和给家用自动化单元(3)的微控制器(30)供电的次级线圈(4001)，

ii)与电源电路(40)并联，连接在输出端子(4S)和输入端子(4E)之间的电子旁路开关(41)，该电子旁路开关(41)包括连接至电源电路(40)的控件，以控制它处于断开位置，使得当储能元件(401)处于放电状态，能够实现电源电路(40)的供电，直到它处于充电状态为止，或者以控制它处于闭合位置，使得当储能元件(401)处于充电状态，短路电源电路(40)，直到它处于放电状态为止。

2.根据权利要求1所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，包括比较器(402)，所述比较器将储能元件(401)的供电电压(Vcc_E_H)的电压(Vsense)函数与最大阈值电压(Vmax)和最小阈值电压(Vmin)比较，其中比较器(402)包括直接地连接至电子旁路开关(41)的控件的控制输出，并且包括闭合控制状态和断开控制状态，在该闭合控制状态中比较器(402)包括在其输出处的电压，用于将电子旁路开关(41)控制在闭合位置，在断开控制状态中比较器(402)的输出处的电压控制电子旁路开关(41)在断开位置，并且当储能元件的端子处的电压的电压(Vsense)函数大于最大阈值电压(Vmax)时，比较器从断开控制状态转入到闭合控制状态，以及当储能元件的端子处的电压的电压(Vsense)函数小于最小阈值电压(Vmin)时，比较器从闭合控制状态转入到断开控制状态。

3.根据权利要求2所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中，所述电源电路包括比较器电源(404)，用于给所述比较器供电电压。

4.根据权利要求2或3所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中，所述电源电路(40)包括储能元件(401)的电压电平传感器(403)，以在储能元件(401)的端子处，供电电压的电压(Vsense)函数。

5.根据权利要求2至4中一项所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中所述电源电路(40)包括阈值电压供电器(405)，使得给比较器(404)供电最小阈值电压(Vmin)和最大阈值电压(Vmax)。

6.根据权利要求2至5中一项所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中所述比较器是安装的施密特触发器。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中所述电子换向器(2)包括：

·连接至负载端子(BL)的负载输入(2L)，

·连接至电力网端子(BS)的电力网输入(2S)，

·连接至输入端子(4E)的电源输入，

·连接至输出端子(4S)的电源输出，

·第一电子控制交变元件，用于控制从负载端子(BL)到电源输入(4E)以及从电源输出(4S)到电力网端子(BS)的电流，

·第二交变电子元件，用于控制从电力网端子(BS)到电源输入(4E)以及从电源输出(4S)到负载端子(BL)的电流，

其中第一和第二电子控制元件均包括连接至微控制器(30)以对它们进行控制的控件。

8.根据权利要求7所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中：

·换向器包括：

i)第一分支

ii)与第一分支并联的第二分支，

·第一个交变电子元件，包括：

i)在第一分支上，第一晶体管(M1)安装在电源输入和负载输入(2L)之间，用于控制从负载端子到电源输入的供电电流(Ion)，以及

ii)在第二分支上，第一电子元件(D1)连接至电源输出，以允许供电电流(Ion)从电源输出流到电力网输入(BS)，并且

·第二交变电子元件，包括：

i)在第二分支上，第二晶体管(M2)连接至电源输入，用于控制从电力网输入(2S)到电源输入的供电电流(Ion)，以及

ii)在第二分支上，第二电子元件(D2)连接至电源输出，以允许电源电流(Ion)从电源输出流到负载输入(2L)。

9.根据权利要求7或8所述的具有至少两根导线的家用自动化电子控制装置(B)，其中，微控制器可以控制换向器：

·在断开状态下，防止供电电流流过其负载端子和其电力网端子之间的第一和第二电子控制元件，而该装置处于关闭模式，

·在全波供电状态下，其中第一和第二电子控制元件在正交变或负交变期间处于闭合状态，从而使电力网的供电电流能够以全波给负载供电，

·在变换器状态下，其中控制第一和第二电子控制元件以切断电力网电源，以降低电力网电源的正交变或负交变的标称均方根电压，从而改变负载的电源。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的具有至少两根导线(B)的家用自动化电子控制装置，还包括泄漏电流供电(1)，用于当换向器处于断开状态时，给家用自动化单元(3)供电，该泄漏电流供电(1)包括连接至负载端子(BL)的第一端子和连接至电力网端子(BS)的第二端子。

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