CN202488424U

CN202488424U - 单线制电子开关

Info

Publication number: CN202488424U
Application number: CN2011205349364U
Authority: CN
Inventors: 肖兴朝; 林庆光; 燕彩虹
Original assignee: Shenzhen Ada Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Ada Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2021-12-20

Abstract

一种单线制电子开关，电子开关包括继电器开关及驱动模块、触摸感应模块、直流馈电模块和电源模块，直流馈电模块和电源模块从继电器开关及驱动模块处取电，并给触摸感应模块供电，继电器开关及驱动模块控制外接负载工作。本实用新型采用密封防爆继电器取代可控硅作为开关元件，带载功率可以达到1000W，达到功率更大的开关场合使用的要求。本实用新型使用场效应管馈电，利用场效应管的电压驱动特性及内置反向二极管，长期导通，间歇关断，得到脉动直流电，再经稳压系统稳定，供给所需电源，可以带动各种负载。负载范围更广，节能灯、开关电源、交流电机、LED新光源以及普通日光灯等，克服可控硅开关的负载范围小，负载能力弱的缺点。

Description

单线制电子开关

技术领域

本实用新型公开一种电子开关，特别是一种单线制电子开关。

背景技术

市场上出现的常开常闭单刀双掷电子开关，都是使用双向可控硅电子开关方案，虽然解决了机械开关的寿命及环境湿度环境的影响，但是采用双向可控硅方案的弱点是显现易见的，因为可控硅本身存在导通电阻，所以在负载大于200W时，在220V状态下，可控硅本身的发热功率达到2W多，在密封的86开关盒内，功能即至极限，不提倡再进一步加大功率，否则容易引起危险，所以，采用双向可控硅的电子开关适用于小功率负载（一般不大于150W）。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的电子开关采用双向可控硅作为开关元件，带载能力有限的缺点，本实用新型提供一种新的单线制电子开关，其采用继电器作为开关元件，配合其他驱动电路，可实现大功率带载。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种单线制电子开关，电子开关包括继电器开关及驱动模块、触摸感应模块、直流馈电模块和电源模块，直流馈电模块和电源模块从继电器开关及驱动模块处取电，并给触摸感应模块供电，继电器开关及驱动模块控制外接负载工作。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的电源模块包括整流桥组、变压器和稳压芯片，整流桥组从继电器及驱动模块处取电，并输出给变压器，变压器输出给稳压芯片，稳压芯片输出给继电器及驱动模块和触摸感应模块供电。

所述的整流桥组包括两个整流桥，即BD1和BD2，两个整流桥并联输出给变压器，整流桥BD1和整流桥BD2的正极输出端通过串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3后与光耦OP0内的光敏三极管连接，串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3与光耦OP0内的光敏三极管的公共点与三极管Q1的基极连接，三极管Q1串联在变压器T的初级的另一个输入端与地之间，电阻R1与变压器T的公共端上连接有滤波电容C1，光耦OP0内的光敏三极管与变压器T的次级副线圈之间串联连接有电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2形成一个RC振荡器，光耦OP0内的光敏三极管另一端通过电容C3接地，同时光耦OP0内的光敏三极管另一端通过二极管D1连接在变压器T的次级副线圈上，变压器T的次级主线圈输出通过整流二极管D2和二极管D4输出给触摸感应模块和继电器及驱动模块供电。

所述的变压器T的次级主线圈输出上连接有串联连接的电阻R5、稳压二极管ZD1和光耦OP0的发光二极管。

所述的直流馈电模块包括运算放大器U3、开关管Q3和三极管Q4，电源模块的输出端连接在运算放大器U3的反相输入端上，运算放大器U3的同相输入端连接通过电阻R13接地，运算放大器U3的输出端连接在开关管Q3的控制端上，开关管Q3串联在市电的火线上，开关管Q3外侧端接地，运算放大器U3的输出端上通过电阻R10与三级管Q4的基极连接，三级管Q4通过电阻R17连接在运算放大器U3的反相输入端上，继电器开关及驱动模块通过依次串联的二极管D5、二级管D4、二极管D3连接至稳压芯片U2的输入端上，二级管D4两端与地之间分别连接有馈电滤波电容C10和馈电滤波电容C11，二极管D5和二级管D4的公共端与开关管Q3的控制端之间连接有稳压二极管ZD3，二极管D5和二级管D4的公共端与运算放大器U3的同相输入端之间连接有稳压二极管ZD2。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用密封防爆继电器取代可控硅作为开关元件，带载功率可以达到1000W，达到功率更大的开关场合使用的要求。本实用新型使用场效应管馈电，利用场效应管的电压驱动特性及内置反向二极管，长期导通，间歇关断，得到脉动直流电，再经稳压系统稳定，供给所需电源，可以带动各种负载。负载范围更广，节能灯、开关电源、交流电机、LED新光源以及普通日光灯等，克服可控硅开关的负载范围小，负载能力弱的缺点。本实用新型使用开关电源，利用它的高效率，减轻自身功耗，可以带动更小功率的负载，如LED灯等。本实用新型使用低功耗类LDO稳压芯片，触摸芯片，降低整体功耗，单路静态总功耗小于10mW（有指示灯下测得）。

本实用新型在双组应用时（即双控，两个开关控制一个负载），可以控制小功率达到5W负载；单组应用时（即单个开关控制一个负载），功率更是达到1W，而且不分负载类型，对于出现的节能灯（包含LED灯）都可以控制。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电路方框图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为本实用新型单组应用电路方框图。

图4为本实用新型双组应用电路方框图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请参看附图1和附图2，本实用新型主要包括继电器开关及驱动模块、触摸感应模块、直流馈电模块和电源模块，直流馈电模块和电源模块从继电器开关及驱动模块处取电，并给触摸感应模块供电，继电器开关及驱动模块控制外接负载工作。

本实施例中，电源模块主要包括整流桥组和一个变压器T，本实施例中，变压器T采用型号为EFC-10的变压器，变压器T采用多绕组变压器，其可以将多路输出之间进行电隔离，使其不会相互影响。本实施例中的整流桥组包括两个整流桥，即BD1和BD2，两个整流桥并联输出，具体实施时，也可以根据实际需要选择。本实施例中，两个整流桥的输入端分别连接在继电器K1的常开触点和常闭触点上，其中，整流桥BD1连接在继电器K1的常开触点上，整流桥BD2连接在继电器K1的常闭触点上，整流桥BD1和整流桥BD2的正极输出端同时通过电阻R1连接在变压器T的一个输入端上，同时，整流桥BD1和整流桥BD2的正极输出端通过串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3后与光耦OP0内的光敏三极管连接，串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3与光耦OP0内的光敏三极管的公共点与开关管Q1的控制端连接，开关管Q1串联在变压器T的初级的另一个输入端与地之间，同时，电阻R1与变压器T的公共端上连接有滤波电容C1。光耦OP0内的光敏三极管与变压器T的次级副线圈之间串联连接有电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2形成一个RC振荡器，从而形成高频开关电源，利用开关电源将市电高效率的转换为5V低压直流电。光耦OP0内的光敏三极管另一端通过电容C3接地，同时光耦OP0内的光敏三极管另一端通过二极管D1连接在变压器T的次级副线圈上。变压器T的次级主线圈通过整流二极管D2输出给触摸感应模块和继电器K1供电。本实施例中，变压器T的次级主线圈输出上连接有串联连接的电阻R5、稳压二极管ZD1和光耦OP0的发光二极管，利用稳压二极管ZD1采样输出电压，当输出电压超过稳压二极管ZD1的稳压值时，稳压二极管ZD1导通，并通过光耦OP0反馈给开关管Q1，从而实现稳定输出的目的。

本实施例中，触摸感应模块的核心部件为触摸及主控处理芯片U1和稳压芯片U2，本实施例中，触摸及主控处理芯片U1采用型号为ADA01C的芯片，其具有电容式触摸开关识别及数据处理功能，本实施例中，触摸及主控处理芯片U1的灵敏度控制端上连接有电容C6，电容C6为触摸灵敏度调节电容，改变此电容的大小，可以改变灵敏度。电容C6的电容值小，灵敏度低，反之灵敏度高。本实施例中，在触摸点和触摸及主控处理芯片U1之间串联有电阻R16，电阻R16串联在触摸通路中，提高抗干扰，同时可以降低灵敏度。稳压芯片U2采用型号为HI7130的稳压芯片，将电源模块输出的电源稳压在3.0V给触摸及主控处理芯片U1供电。

本实施例中，直流馈电模块主要包括运算放大器U3、开关管Q3和三极管Q4，稳压芯片U2输出的3.0V电源连接在运算放大器U3的反相输入端上，运算放大器U3的同相输入端连接通过电阻R13接地，运算放大器U3的输出端连接在开关管Q3的控制端上，开关管Q3串联在市电的火线上，开关管Q3外侧，即开关管Q3靠近市电接口一端接地。运算放大器U3的输出端上通过电阻R10与三级管Q4的基极连接，三级管Q4通过电阻R17连接在运算放大器U3的反相输入端上。本实施例中，继电器K1的公共端通过依次串联的二极管D5、二级管D4、二极管D3连接至稳压芯片U2的输入端上，二极管D5和二级管D4为整流二极管，二极管D3防止稳压芯片U2的输入端处的电流倒流，本实施例中，二级管D4两端与地之间分别连接有馈电滤波电容C10和馈电滤波电容C11。二极管D5和二级管D4的公共端与开关管Q3的控制端之间连接有稳压二极管ZD3，二极管D5和二级管D4的公共端与运算放大器U3的同相输入端之间连接有稳压二极管ZD2。本实用新型在使用时，当继电器K1导通时，继电器回路上的高压电源消失，本实用新型失去电源来源，此时，运算放大器U3输出低电平，控制开关管Q3断开，二极管D5可瞬间获取高压电源，给电容C10和电容C11充电，高压电源通过二极管D5和二级管D4整流后，再通过稳压二极管ZD2的箝位，使其箝位在12V，通过三极管D3输出给稳压芯片U2的输入端，组成馈电供电回路，由直流馈电模块暂时给本实用新型供电，以维持本实用新型的正常工作。

本实施例中，继电器开关及驱动模块包括继电器K1和开关管Q2，触摸及主控处理芯片U1的I/O口控制开关管Q2的通断，开关管Q2控制继电器K1工作。

请参看附图3和附图4，本实用新型在使用时，可作为单组开关应用，也可以作为双组开关应用，当其作为单组开关应用时，请参看附图3，将负载串联在市电的火线上，并连接在本实用新型继电器的公共端上，将市电的零线连接在本实用新型相应的继电器的常开触点上即可；当本实用新型作为双组开关应用时，请参看附图4，将负载串联在市电的火线上，并连接在第一个继电器的公共端上，将第一个继电器的常闭触点连接在第二继电器的常开触点上，第一个继电器的常开触点连接在第二个继电器的常闭触点上，市电的零线连接在第二个继电器的公共端上即可。

本实用新型采用密封防爆继电器取代可控硅作为开关元件，带载功率可以达到1000W，达到功率更大的开关场合使用的要求。本实用新型使用场效应管馈电，利用场效应管的电压驱动特性及内置反向二极管，长期导通，间歇关断，得到脉动直流电，再经稳压系统稳定，供给所需电源，可以带动各种负载。负载范围更广，节能灯、开关电源、交流电机、LED新光源以及普通日光灯等，克服可控硅开关的负载范围小，负载能力弱的缺点。本实用新型使用开关电源，利用它的高效率，减轻自身功耗，可以带动更小功率的负载，如LED灯等。本实用新型使用低功耗类LDO稳压芯片，触摸芯片，降低整体功耗，单路静态总功耗小于10mW（有指示灯下测得）。

Claims

1.一种单线制电子开关，其特征是：所述的电子开关包括继电器开关及驱动模块、触摸感应模块、直流馈电模块和电源模块，直流馈电模块和电源模块从继电器开关及驱动模块处取电，并给触摸感应模块供电，继电器开关及驱动模块控制外接负载工作。

2.根据权利要求1所述的单线制电子开关，其特征是：所述的电源模块包括整流桥组、变压器和稳压芯片，整流桥组从继电器及驱动模块处取电，并输出给变压器，变压器输出给稳压芯片，稳压芯片输出给继电器及驱动模块和触摸感应模块供电。

3.根据权利要求2所述的单线制电子开关，其特征是：所述的整流桥组包括两个整流桥，即BD1和BD2，两个整流桥并联输出给变压器，整流桥BD1和整流桥BD2的正极输出端通过串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3后与光耦OP0内的光敏三极管连接，串联连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R3与光耦OP0内的光敏三极管的公共点与三极管Q1的基极连接，三极管Q1串联在变压器T的初级的另一个输入端与地之间，电阻R1与变压器T的公共端上连接有滤波电容C1，光耦OP0内的光敏三极管与变压器T的次级副线圈之间串联连接有电阻R4和电容C2，电阻R4和电容C2形成一个RC振荡器，光耦OP0内的光敏三极管另一端通过电容C3接地，同时光耦OP0内的光敏三极管另一端通过二极管D1连接在变压器T的次级副线圈上，变压器T的次级主线圈输出通过整流二极管D2和二极管D4输出给触摸感应模块和继电器及驱动模块供电。

4.根据权利要求3所述的单线制电子开关，其特征是：所述的变压器T的次级主线圈输出上连接有串联连接的电阻R5、稳压二极管ZD1和光耦OP0的发光二极管。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子开关，其特征是：所述的直流馈电模块包括运算放大器U3、开关管Q3和三极管Q4，电源模块的输出端连接在运算放大器U3的反相输入端上，运算放大器U3的同相输入端连接通过电阻R13接地，运算放大器U3的输出端连接在开关管Q3的控制端上，开关管Q3串联在市电的火线上，开关管Q3外侧端接地，运算放大器U3的输出端上通过电阻R10与三级管Q4的基极连接，三级管Q4通过电阻R17连接在运算放大器U3的反相输入端上，继电器开关及驱动模块通过依次串联的二极管D5、二级管D4、二极管D3连接至稳压芯片U2的输入端上，二级管D4两端与地之间分别连接有馈电滤波电容C10和馈电滤波电容C11，二极管D5和二级管D4的公共端与开关管Q3的控制端之间连接有稳压二极管ZD3，二极管D5和二级管D4的公共端与运算放大器U3的同相输入端之间连接有稳压二极管ZD2。