CN202310206U - 超低功耗单线供电触摸开关控制电路 - Google Patents

超低功耗单线供电触摸开关控制电路 Download PDF

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Abstract

一种超低功耗单线供电触摸开关控制电路，可以控制与之连接的灯具等电器装置的电源通断。单相电网电压的单根火线或零线通过电路的AC_in端口直接偶合输入，然后分两路，一路经过第一供电回路，然后从AC_out端口输出。另一路经过内置可控硅开关的开关驱动，经MOS_D再流入第二供电回路，然后从第二供电回路输出至AC_out端口。AC_out端口与要被控制的电器的两根交流供电线的其中一根串联连接。微控制单元通过RLY_C端控制可控硅通断，从而实现被控制的电器的电源通断。

Description

超低功耗单线供电触摸开关控制电路
所属技术领域
本实用新型属于一种电子控制电路，涉及一种照明灯具的交流供电开关装置。
背景技术
目前，最普遍使用的照明开关为机械触点式开关，以及双线供电式电子开关。机械触点式开关会产生电弧，长期使用存在机械磨损和触点老化。双线式电子开关需要同时连接零线和火线为电路部分供电，安装接线方式与传统机械触点式开关不兼容，布线成本高，电路自耗电大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种与传统机械触点式开关接线方式兼容，自耗电极低的单线式电子开关电路。内置的DC-DC在输入电压14V至360V这么宽的范围内可正常为系统提供稳定的电源，并且在整个输入电压范围内最大输出功率不能小于0.5W。DC-DC的自身耗电需小于4mW，当微控制单元与无线模块休眠时，整个电路的静态功耗要小于5mW，驱动小于5W的节能灯具时不会引起闪烁。
解决上述问题的技术方案是：本实用新型设有低功耗的微控制单元，以及与微控制单元SPI通信端口连接的无线模块，用于接收遥控信号。一个与微控制单元输入端连接的电容式触摸感应面板，用于检测人手指的触摸信号。与微控制单元输出端连接的开关驱动部分，用于控制与该装置串联的照明灯的开关。进一步的，本实用新型设有为系统提供电源的第一供电回路，在开关驱动关闭照明灯时，第一供电回路吸取照明灯微弱的漏电电流整流滤波后送至DC-DC，为照明灯关闭时的系统供电电源。这里的DC-DC采用非隔离降压型BUCK转换电路，具有较高的转换效率。其输出反馈电路不采用光耦或电阻分压，而是直接用稳压管(D6)串联限流电阻(R3)送至BUCK控制芯片U3的反馈输入脚FB，以降低反馈电路的功耗。这样可以将DC-DC的自身耗电控制在4mW以下。微控制单元每工作5毫秒后自动进入休眠模式并切断系统其他功能模块的供电，在休眠125毫秒后又自动换醒进入工作状态，周而复使。微控制单元在工作状态时，会检测触摸感应器和无线接收信号，决定是否控制照明灯的开启和关闭。由于DC-DC的超低功耗和微控制单元带休眠功能，在照明灯被开关驱动关闭时，整个系统的功耗可以做到低于5mW以下。系统还有一个受微控制单元控制的第二供电回路，微控制单元可在发送开灯信号给开关驱动后启动第二供电回路。第二供电回路吸取照明灯点亮时的工作电流，并整流滤波和限压后送至DC-DC，为照明灯点亮时的系统供电电源。本实用新型工作功耗低于5mW以下，因此基本上不会引起各种小于5W的照明灯具发生闪烁的现象，由于采用宽输入电压范围的DC-DC为系统供电，输出电流较大可以解决传统单线供电开关在系统功能模块较多时供电不足的问题。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
图3是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
图2中D1、C2、R2、RV1、NTC1组成第一供电回路，U2、Q7、Q5以及其外围元件组成开关驱动，Q4、D8、D7、Q6、C5以及其外围元件组成第二供电回路，U3以及其外围元件组成DC-DC电路，U1以及其外围元件组成微控制单元，与U1输入相连的TS1为电容式触摸感应器。另外为了简略，无线模块这里没有画出，只给出了其与U1相连的通信端口MOSI、MISO、SCK、CS。
在图2中，来自电网的220伏单相交流电的火线经AC_in接入，如果此时Q7为截止状态，那么电流将被送到第一供电回路，经D1、C2整流滤波后送到DC-DC，DC-DC输出3.3V电源给微控制单元和无线模块供电。微控制单元不断的在工作模式和掉电模式轮流切换，以减少耗电。在每5毫秒的工作模式后就会进入掉电模式，然后等125毫秒后又自动进入工作模式。微控制单元进入工作模式后的5毫秒内，会打开无线模块的接收和扫描触摸感应器，一旦收到有开灯或关灯的信号就会通过输出口RLY_C发出控制信号到开关驱动，使可控硅Q7导通或关闭。可控硅导通后交流电流将经过Q7和Q4后从AC_out流出，如果照明灯的一端接AC_out另一端接零线，照明灯将被点亮。此时第二供电回路就会开始起作用。在微控制单元的RLY_C端口发出触发脉冲的同时，其MOS_C端口也输出高电平使Q6导通，相当于使R4接地。Q4、D8、D9、R11、R4、Q6组成稳压管扩流电路，如果Q4的D极的电压超过20V，就会有电流经过D8、D9、R11、R4、Q6到地，R4两端就会产生压降，使Q4栅极电压开始上升，漏极和源极也开始导通，因此这时的Q4就相当于一个与D8稳压值相当的大功率稳压二极管。其漏极和源极两端电压始终不会超过二十几伏左右。当Q4的漏极和源极两端有电压时，就会通过D11、D7输送电源给DC-DC，因此在可控硅Q7导通后系统继续得到供电。这里的C5为滤波电容，微控制单元会通过ADC端口不断监测C5正端的电压，一但电压达到大于20V，微控制单元的MOS_C端口就会输出低电平使Q6截至，这时C5正端的电压会通过R6送至Q4的栅极使Q4完全饱和导通，漏极和源极两端的电压就会降到接近0V，这样做的目的是尽可能的降低在Q4上消耗的电能，减少Q4的发热量。当Q4完全饱和导通后，将不再有电源通过D11给C5充电，由于后面DC-DC一直在工作。因此C5上的电压将逐渐下降，微控制单元继续通过ADC端口监测C5两端的电压，当此电压降至15V时，微控制单元的MOS_C端口就会输出高电平使Q6再次导通，Q4漏极和源极两端的电压再次达到20V以上。C5又开始被充电，其两端的电压开始上升，周而复使。

Claims (3)

1.一种超低功耗单线供电触摸开关控制电路，设有微控制单元，以及与微控制单元输入端连接的无线模块，与微控制单元输入端连接的电容式触摸感应器，与微控制单元输出端连接的开关驱动，用于控制接在交流电路里的照明灯的开和关，还包括为整个电路提供稳定电源的DC-DC，其特征是：所述的DC-DC为宽输入电压低功耗非隔离降压型BUCK转换电路；为了在开关驱动导通后能继续有电源输入到DC-DC的输入端，设有为DC-DC提供电源的第二供电回路；所述的微控制单元提供一个控制输出端口，该端口与第二供电回路中三极管(Q6)连接，用于控制第二供电回路中的MOSFET管(Q4)在稳压、饱和导通两种工作模式间切换；微控制单元还提供一个模拟信号输入端口，用于检测第二供电回路的输出电压。
2.根据权利要求1所述的超低功耗单线供电触摸开关控制电路，其特征是：DC-DC控制芯片的反馈输入端不使用分压电阻或光电耦合，而是通过一个稳压管和一个限流电阻将反馈信号送至DC-DC控制芯片的反馈输入脚，以降低功耗。
3.根据权利要求1所述的超低功耗单线供电触摸开关控制电路，其特征是第二供电回路中的稳压管(D8)通过一个二极管和一个电阻(D9、R11)连到MOSFET管(Q4)的栅极组成一个大功率稳压电路，三极管(Q6)的集电极分别与(Q4)的栅极的偏置电阻(R6)和分压电阻(R4)连接，三极管(Q6)导通时MOSFET管(Q4)起稳压作用，三极管(Q6)开路时MOSFET管(Q4)饱和导通，实现两种状态切换。 
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