CN201577042U

CN201577042U - 一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关

Info

Publication number: CN201577042U
Application number: CN2009202748238U
Authority: CN
Inventors: 罗义; 谢彪; 肖大华
Original assignee: XI'AN SEMIPOWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XI'AN SEMIPOWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2019-12-29

Abstract

本实用新型提供一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，包含了操作控制单元，单线取电电路，ADC模数转换电路单元，电流侦测单元以及电流控制单元，其特征是单线取电电路是串联到用电设备的双整流电路，该取电电路包含开关闭合前的一路或多路整流电路1和开关闭合后整流电路2；该取电电路还包含低波纹低静态功耗开关电路单元。本实用新型最大特点在于可以直接替代现有86型机械开关，无需改动室内任何布线方式和接线方式即可实现电路的开关控制。该开关与用电设备串联，通过双重取电设计，能够在电路开启前和开启后以不同的模式从单线取电，从而实现在微功耗单片机控制电路基础上进行照明和其他电器的开关控制，并能准确侦测被控电器是否处于正常的工作状态。

Description

一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种墙壁遥控开关，尤其涉及单线取电双整流低波纹电源控制技术和单片机控制技术的智能家居遥控开关。

背景技术

现有的单线取电技术采用单整流电路，能够提供毫安级别的工作电流，而且不能通过整流电路探测受控电器的工作状态。现有的遥控开关，其工作模式为与机械式开关串联，或直接并联在用电器上，其工作模式需要修改布线或接线方式。从单线取电的电源品质而言，其电源转换结果是波纹系数较大，在节能灯和其他感性负载的控制中容易造成小功率节能灯的闪烁和电器误动作。节能灯闪烁问题是单线取电开关功能实现的障碍和技术瓶颈。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，有效地避免异常情况下控制电路和电器损坏，最大限度保证用电电路的稳定性和可靠性。

本实用新型的技术方案是：一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，包含了操作控制单元，单线取电电路，ADC模数转换电路单元，电流侦测单元以及电流控制单元，其特征是单线取电电路是串联到用电设备的双整流电路，该取电电路包含开关闭合前的一路或多路整流电路1和开关闭合后整流电路2；该取电电路还包含低波纹低静态功耗开关电路单元；其中电流侦测单元由R2、R20和C6构成，R2与R20串联分压，C6从分压点与地连接完成滤波，侦测信号也从分压点输出到单片机探测引脚；操作控制单元由Q9、Q5、R13、D11和C11构成，C11与R13并联后分别接Q5的PIN1和PIN2；Q5的输出脚PIN3接Q9的控制端负极PIN3，同时Q9的控制正极接电源；D11并联在Q9输入的控制正负极两端，，Q9的输出用于控制用电电路的火线输入输出端。

所述整流电路1由D3、D8、R38、C4、C23、R35、R36、R37、R27、D7、D17、Q13、Q14、Q15和DZ2构成，D8、D9、D10和D16的正极接开关控制的火线输出端，负极并在一起，并连接到R38限流电阻上，经过R38的电流被C4滤波，形成直流电压源；R35串接R37形成分压效果后连接Q14的基极，直流电压源经过R36连接到Q14的集电极，Q14的发射极连接Q13的基极，形成了从R37以低压信号控制Q13两端直流电压源的控制电路；DZ2正极连接3.3V电源，负极连接R37与R35的分压点，并与Q15的发射极和集电极并联。

所述整流电路2由D1、D2、D15、DZ1形成整流桥，其中DZ1与R1串联，C1与R1并联滤波。

有益效果

1、本实用新型采用双整流电路，能够提供开关闭合前后，控制电路不同的电流来源，并且实现了用电电路的状态侦测，从而结合单片机控制，可以避免电子开关处于断开/闭合的过渡状态，避免了用电设备和控制电路的损坏。通过高分辨率电压比较器可以获得高速高精度低波纹系数的电源。低波纹系数意味着可以支持更低功率的节能灯和感性负载而不会闪烁或误动作。配合单片机低功耗设计技术，本实用新型实现了5W(含)以上功率节能灯的无闪烁控制功能。

2、直接替代机械开关，同时实现了机械式开关功能和遥控开关的功能的控制技术。通过单片机控制，开关不仅具备传统机械开关的按键操作方式，也实现了遥控控制功能。这样同一个环境下具有不同使用习惯的用户均可以按照自己喜好的方式控制灯具或电器。

3、接线模式完全与传统机械开关接线方式一致的遥控开关。该开关与普通机械式开关的接线方式完全一致，并可同时实现多路或单路电器的开关控制。这种设计可以在用户完全不修改现有线路的基础上自由选择实现与普通机械式开关的替换或共存。

4、基于电压比较器的单线式快速整流电路。基于高分辨率的电压比较器，用电电路的的基准电压与实际工作电压分压获得的参考电压做比较，并将比较结果输入到电流供应部分的MOS控制极上，高分辨率的电压比较器产生快速打开和关闭MOS的效果，快速反馈和控制能够大幅度降低电源转换电路的波动，使得转换出的电源纯净稳定，可以最大限度保证用电电路的稳定性和可靠性，更加适合射频电路和其他控制电路使用，从而获得更好的控制效果。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

图2是线路断开时的整流电路图。

图3是开关闭合时的整流电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种通过两种整流模式获得工作电流的电源管理电路。本实用新型在开关处于断开和闭合两种情况下，控制电路分别从不同的整流电路获取电能，当开关闭合时，单片机可以根据失去电流供应能力的整流电路获取当前实际用电电路的工作状态，从而可以在异常情况下进行开关再启动或断开动作，避免固态控制电路处于开/合的过渡状态，从而避免异常情况下控制电路和电器损坏。

本实用新型采用双整流电路获得控制电路所需电能的技术，以及双整流电路可以通过检测电路中的电压变化，判断用电电路正常工作的情况和进行异常处理的技术，同时采用双向控制的设计模式，可以完全替代现有机械式开关，而不需要改动现有布线和用户操作习惯。

如图2所示为线路断开时的整流电路图。整流电路与用电电路串接，本实用新型在开关全部断开的情况下，控制电路具有较大的阻抗(依赖R38/R35)从而在分压电路中获得足够的电源电压。经过整流电路1的DZ2稳压管和Q13/Q14/Q15组成的级联控制电路，形成DC/DC整流电路并获得微弱电流供应能力的12V DC电源。在将12V直流电供给控制单元之前需要串接电感L1以隔离高频干扰，达到净化电源噪声的目的。当开关闭合时，上述整流电路1在K1_OPEN和K_COM处短路，该整流电路失效，TEST1的电压为0。如果闭合失效，整流电路1会继续工作，TEST1将测得高电平1，从而判断开关电路和电器是否正常工作。

整流电路1由D3、D8、R38、C4、C23、R35、R36、R37、R27、D7、D17、Q13、Q14、Q15和DZ2构成，D8、D9、D10和D16的正极接开关控制的火线输出端，负极并在一起，并连接到R38限流电阻上，经过R38的电流被C4滤波，形成直流电压源；R35串接R37形成分压效果后连接Q14的基极，直流电压源经过R36连接到Q14的集电极，Q14的发射极连接Q13的基极，形成了从R37以低压信号控制Q13两端直流电压源的控制电路；DZ2正极连接3.3V电源，负极连接R37与R35的分压点，并与Q15的发射极和集电极并联，形成与来自R38的电源的竞争关系。一旦整流电路2工作将为电路提供3.3V电源，该电源将实际控制Q14和Q13，导致Q13截止，工作电流将不会从整流电路1输入到实际用电电路，即只要有一路电器工作，整个电路都将从整流电路2取电，但是整流电路1还是保持其自身状态，只是不提供工作电流，探测单元的功能也不受影响。

整流电路2由D1、D2、D15、DZ1形成整流桥，其中DZ1与R1串联形成电压钳位功能，C1与R1并联滤波，当整流后电压超出11V将击穿DZ1并经由串联于DZ1的R1导入到地上，同时R1所承载的电压由电压比较强的PIN3输入，并与由PIN2的电压比较，比较结果PIN1输出到Q1、Q2的控制极上，决定是否继续提供工作电流。输出电压出自D15，经过串联R5、R8、R4、Q3后分压结果从R8和R4之间输出到U3电压比较器的PIN2脚上。处于电压保护的需要，在R5和R8之间接入电压钳位电路U4和C2，当输入电压超过12V时，U4被反向击穿，电压直接导入到地上，从而起到将输入PIN2的电压钳位到固定12V的作用。在12V直流电和电流控制单元之前串接电感L1，在12V电源与地之间接入100uF以上的滤波电容。

如图3所示为开关闭合时的整流电路图。当开关闭合时，整流电路2开始工作，通过R11的电流产生压差形成交流电压，交流电通过二极管整流，DZ1稳压，以及电压比较器的辅助关断，电路获得了低波纹系数的12V直流电源。为了保证两套整流电路在切换期间供电稳定性和滤除杂讯，在12V电源与地之间接入100uF以上的滤波电容。

当电路断开时，用电电器有超微电流流过，控制电路与用电电器形成串联分压电路，整流电路1从而获得所需电压。当电路闭合时，用电电器正常工作电流流过，整流电路2和控制电路等效电阻R11与用电电器形成串联分压，获得所需电压。整流电路2中采用了高分辨率的电压比较器，该比较器快速比较转换出实际电压与目标电压的大小，实际电压偏高则MOS管Q1和Q2断开，关断电压转化电路，控制单元消耗电路中的储存能力，电压回落。当实际电压回落至偏低时，转换电路接通，稳压电路再次有电流产生，供电电压升高至目标电压。利用比较电路切断稳压电路，波纹系数取决于比较器的精度，从而达到稳定电源品质的效果。而且利用切断电路的方式而不是单纯利用稳压管的过压击穿特性，可以最大限度提高转换效率，这是控制微电流电源模块的关键所在。

在开关关闭的情况下，整流电路1被控制单元Q9/Q10/Q11/Q12对应的单元短路，致使整流电路1无法获得电压差而进入停止工作状态。此时整流电路2自动启动。通过U3的快速比较功能，可以在极低功耗电流的情况下保持获得的具有精准12V电压的电源。通过配合单片机低功耗设计，本实用新型使用的双整流电路可以提供微安级工作电流，从而能够控制5W以下节能灯而不会因为电流过大或电源波动引起节能灯闪烁。

Claims

1.一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，包含了操作控制单元，单线取电电路，ADC模数转换电路单元，电流侦测单元以及电流控制单元，其特征是单线取电电路是串联到用电设备的双整流电路，该取电电路包含开关闭合前的一路或多路整流电路1和开关闭合后整流电路2；该取电电路还包含低波纹低静态功耗开关电路单元；其中电流侦测单元由R2、R20和C6构成，R2与R20串联分压，C6从分压点与地连接完成滤波，侦测信号也从分压点输出到单片机探测引脚；操作控制单元由Q9、Q5、R13、D11和C11构成，C11与R13并联后分别接Q5的PIN1和PIN2；Q5的输出脚PIN3接Q9的控制端负极PIN3，同时Q9的控制正极接电源；D11并联在Q9输入的控制正负极两端，Q9的输出用于控制用电电路的火线输入输出端。

2.如权利要求1所述的一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，其特征是所述整流电路1由D3、D8、R38、C4、C23、R35、R36、R37、R27、D7、D17、Q13、Q14、Q15和DZ2构成，D8、D9、D10和D16的正极接开关控制的火线输出端，负极并在一起，并连接到R38限流电阻上，经过R38的电流被C4滤波，形成直流电压源；R35串接R37形成分压效果后连接Q14的基极，直流电压源经过R36连接到Q14的集电极，Q14的发射极连接Q13的基极，形成了从R37以低压信号控制Q13两端直流电压源的控制电路；DZ2正极连接3.3V电源，负极连接R37与R35的分压点，并与Q15的发射极和集电极并联。

3.如权利要求1所述的一种新型的单线取电多路控制墙壁遥控开关，其特征是所述整流电路2由D1、D2、D15、DZ1形成整流桥，其中DZ1与R1串联，C1与R1并联滤波。