CN213279613U - 单火双控开关与开关组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单火双控开关与开关组件，包括单火取电电路，还包括：双控处理电路与至少三个接线端；所述双控处理电路包括第一开关模块；所述至少三个接线端包括第一接线端、第二接线端与第三接线端；所述第一开关模块的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块的第二极连接所述第一接线端，所述第一开关模块的控制极直接或间接连接所述单火取电电路，所述第一接线端与所述第二接线端用于连接另一对接开关中对应的两个接线端，所述第三接线端用于连接火线或经负载连接零线；所述单火取电电路连接所述第三接线端与所述第二接线端，以通过所述第三接线端与所述第二接线端接入火线与零线之间。

Description

单火双控开关与开关组件

技术领域

本实用新型涉及开关领域，尤其涉及一种单火双控开关与开关组件。

背景技术

现有部分场景(例如卧室的场景)中，以图1为例，可以采用两个单刀双掷开关(即开关S1与开关S2)实现双控，例如在一般的家庭卧室中，可将开关S1和开关S2分别装在门口和床头，当开关S1和开关S2同时接到A线或者同时接到B线时，负载灯亮；当开关S1和开关S2触点错开时，负载灯熄灭，所以在开关S1处和开关S2处均可以正常控制灯亮灭。

随着技术的发展，家用开关从机械开关到电子开关(智能开关)转变，智能开关可包含无线传输模块、处理器等电路构造。然而，一般的智能开关是需要零火线供电的。

若其中一个开关采用智能开关(可理解为用单火线的智能开关替换掉其中的单刀双掷开关)，那么，电路将失去双控的功能，例如：若开关S1替换为智能开关，开关S2依旧采用单刀双掷开关，则：由于智能开关只能接A线、B线中之一，假定接A线，那么，当开关S2切换到B线时，则无法正常供电。可见，该情况下，无法有效实现双控功能。

若两个开关均采用智能开关，则：智能开关之间可通过一条线路(例如B线)进行交互，另一条线路(例如A线)接入交流电，进而，两个智能开关中，仅需一个智能开关作为主开关控制交流电的通断，另一个开关只需响应于控制通知主开关即可，此开关可理解为从开关，然而，此时，从开关无法获取到内部电路工作所需的电能，进而无法响应控制，也无法通知主开关。可见，现有相关技术中，无法在采用两个智能开关的情况下保障双控的实现。

实用新型内容

本实用新型提供一种单火双控开关与开关组件，以解决无法在采用两个智能开关的情况下保障双控的实现的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种单火双控开关，包括单火取电电路，还包括：双控处理电路与至少三个接线端；所述双控处理电路包括第一开关模块；所述至少三个接线端包括第一接线端、第二接线端与第三接线端；

所述第一开关模块的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块的第二极连接所述第一接线端，所述第一开关模块的控制极直接或间接连接所述单火取电电路，

所述第一接线端与所述第二接线端用于连接另一对接开关中对应的两个接线端，所述第三接线端用于连接火线或经负载连接零线；所述单火取电电路连接所述第三接线端与所述第二接线端，以通过所述第三接线端与所述第二接线端接入火线与零线之间；

电能能够在所述单火取电电路、所述第一开关模块、所述第一接线端与所述对接开关之间传输。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种开关组件，包括两个第一方面及其可选方案涉及的单火双控开关，分别为作为从开关的第一单火双控开关与作为主开关的第二单火双控开关；

所述第一单火双控开关的第一接线端连接所述第二单火双控开关的第一接线端，所述第一单火双控开关的第二接线端连接火线，所述第二单火双控开关的第二接线端经负载连接零线。

本实用新型提供的单火双控开关与开关组件中，由于第一开关模块的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块的第二极连接所述第一接线端，进而，在至少部分时间里，电能能够在所述单火取电电路、所述第一开关模块、所述第一接线端与所述对接开关之间传输，可见，由于电能能够在开关之间传输，即便作为从开关时，单火双控开关也能从主开关处获取到所需的电能，保障了双控的实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有相关技术中双控开关的电路构造示意图；

图2是本实用新型一实施例中单火双控开关的电路构造示意图一；

图3是本实用新型一实施例中开关组件的电路构造示意图；

图4是本实用新型一实施例中单火双控开关的电路构造示意图二；

图5是本实用新型一实施例中单火双控开关的电路构造示意图三；

图6是本实用新型一实施例中单火取电电路的电路构造示意图一；

图7是本实用新型一实施例中单火取电电路的电路构造示意图二；

图8是本实用新型一实施例中主开关、从开关的工作流程示意图。

图9是本实用新型一实施例中双控处理电路的电路构造示意图一；

图10是本实用新型一实施例中双控处理电路的电路构造示意图二；

图11是本实用新型一实施例中双控处理电路的电路构造示意图三；

图12是本实用新型一实施例中开关组件的一种状态下的电路构造示意图；

图13是本实用新型一实施例中开关组件的另一种状态下的电路构造示意图；

图14是本实用新型一实施例中单火双控开关的电路图；

图15是本实用新型一实施例中单火双控开关的电路构造示意图四；

图16a是本实用新型一具体举例中的电流曲线示意图一；

图16b是本实用新型一具体举例中的电流曲线示意图二；

图16c是本实用新型一具体举例中的电流曲线示意图三。

附图标记说明：

1-单火双控开关；11-单火取电电路；111-取电模块；1111-ON态取电模块；11111-整流部；11112-电压调节器；1112-OFF态取电模块；112-识别隔离模块；113-识别模块；1131-ON态侧识别单元；1132-OFF态侧识别单元；114-DC/DC模块；12-双控处理电路；121-第一开关模块；122-辅助控制模块；1221-第二开关模块；131-第一接线端；132-第二接线端；133-第三接线端；14-控制电路；141-MCU；15-电流监测电路；151-运算放大器；16-储能电路；17-继电器驱动电路；

2-主开关；

3-从开关；

Q1-第一MOS管；C11-取电电容；C12、C13、C14-电容；C2-双控用电容；D11-第一隔离二极管；D12-第二隔离二极管；D13、D14-二极管；R11-识别用第一电阻；R12-识别用第二电阻；R21-双控用第一电阻；R22-双控用第二电阻；R23-双控用第三电阻；R24-双控用第四电阻；R25-双控用第五电阻；R31-监测用第一电阻；R32-监测用第二电阻；R33-监测用第三电阻；R34-监测用第四电阻；C3-监测用电容；Dz1-识别用稳压二极管；Dz2-双控用稳压二极管；D2-双控用二极管；Rs-电流监测电阻。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参考图1，本实用新型实施例提供了一种单火双控开关1，包括单火取电电路11，还包括：双控处理电路12与至少三个接线端；所述双控处理电路包括第一开关模块121；所述至少三个接线端包括第一接线端131、第二接线端132与第三接线端133。

所述第一开关模块121的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块121的第二极连接所述第一接线端131，所述第一开关模块121的控制极直接或间接连接所述单火取电电路11。具体的，第一开关模块121的第一极可直接或间接连接单火取电电路11的输出侧，第一开关模块121的控制极也可直接或间接连接单火取电电路11的输出侧。

所述第一接线端131与所述第二接线端132用于连接另一对接开关中对应的两个接线端(例如对接开关中的第一接线端与第二接线端)，所述第三接线端133用于连接火线或经负载连接零线；所述单火取电电路11连接所述第三接线端133与所述第二接线端132，以通过所述第三接线端133与所述第二接线端132接入火线与零线之间，进而，在单火双控开关1作为主开关时，可利用第二接线端132与第三接线端133取电。

在至少部分时间里，电能能够在所述单火取电电路11、所述第一开关模块121、所述第一接线端131与所述对接开关之间传输。

以图3为例，主开关2与从开关3均可采用以上及后文所涉及的单火双控开关1，即：本实用新型实施例还提供了一种开关组件，包括两个以上所涉及的单火双控开关，分别为作为从开关的第一单火双控开关与作为主开关的第二单火双控开关。

所述第一单火双控开关的第一接线端连接所述第二单火双控开关的第一接线端，所述第一单火双控开关的第二接线端连接火线，所述第二单火双控开关的第二接线端经负载连接零线。

其中，接线端S1、接线端S2、接线端S3任意之一均可作为第一接线端，用于在开关之间连接的连接端L可作为第二接线端，从开关3中，用于连接火线的连接端L可作为第三接线端，主开关2中，用于连接负载灯泡的接线端L1、接线端L2与接线端L3可作为第三接线端。其中，从开关3中的两个接线端L可短接。在其他举例中，也可采用接线端S1、接线端S2、接线端S3中至少之一，还可采用接线端L1、接线端L2与接线端L3中至少之一。

可见，单火双控开关1中，两个接线端L互相短接，也可连接至单火取电电路(具体连接单火取电电路的输入侧)，接线端L1、接线端L2与接线端L3可连接单火取电电路(具体连接单火取电电路的输入侧)。即：所述第三接线端133中，用于连接火线的第三接线端可以与第二接线端短接，用于经负载连接零线的第三接线端可以与单火取电电路连接。

以上方案中，由于第一开关模块的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块的第二极连接所述第一接线端，进而，在至少部分时间里，电能能够在所述单火取电电路、所述第一开关模块、所述第一接线端与所述对接开关之间传输，可见，由于电能能够在开关之间传输，即便作为从开关时，单火双控开关也能从主开关处获取到所需的电能，保障了双控的实现。

其中一种实施方式中，请参考图4，所述第一开关模块121为第一MOS管Q1；所述第一开关模块121的控制极为所述第一MOS管Q1的栅极。

该方案中，MOS管也可表征为MOSFET，采用MOSFET作为通断控制器件，相较于利用二极管来实现单通供电的方案，利用MOSFET导通来给从机供电，可实现较低的导通压降。

在其他举例中，第一开关模块121也可采用MOSFET之外的其他可控制通断的器件。

其中一种实施方式中，请参考图4，所述单火取电电路11包括取电模块111与取电电容C11，所述取电模块111的输出侧直接或间接连接所述取电电容C11的第一端，所述取电电容C11的第二端接地；

所述第一开关模块121(例如第一MOS管Q1)的第一极连接所述取电电容C11的第一端，所述第一开关模块121(例如第一MOS管Q1)的控制极经双控用第一电阻R21连接所述取电电容C11的第一端；

若所述单火双控开关1为当前主开关，则所述取电电容C11所储电能是自所述取电模块111传输而来的；

若所述单火双控开关1为当前从开关，则所述取电电容C11所储电能是经所述第一开关模块与所述第一接线端自所述对接开关(即主开关)传输而来的。

以上方案中，实现了主开关对从开关中取电电容C11的供电，同时，通过第一MOS管Q1匹配于单火取电电路的通断控制，保障了以上供电需求的满足。

其中一种实施方式中，请参考图4，所述的单火双控开关1，还包括控制电路14，所述控制电路14直接或间接连接所述第一接线端131；进而，可通过第一接线端兼顾实现开关间电能的传输，以及开关间的通知。

所述控制电路14用于：

若所述单火双控开关1为当前从开关，则：在所述单火双控开关的按键被触发时，通过所述第一接线端131通知所述对接开关；

若所述单火双控开关1为当前主开关，则：在所述对接开关的按键被触发时，响应于所述对接开关的通知，控制所述单火取电电路中串联于火线与零线之间的控制开关(例如图15所示的控制开关SW)执行闭合动作或断开动作。其中的控制开关可例如为继电器。

从以上描述可知，主开关与从开关的工作方式、过程是不同的，进而，需要识别出单火双控开关是主开关还是从开关，即：控制电路14需获悉自身是主开关还是从开关。

具体的举例中，在进行双控开关的安装和使用的时候，主开关一般还同时需要将其中的无线模块工作起来，以及控制输出开关(例如继电器)的动作，来控制灯的开关。但对于从开关来说，因为从开关的电是从开关获取到的，但主开关的单火取电电路所取的电实际上是很少的，需要尽量减少耗电，因此需要尽量减少从开关的耗电。因此，一般来说，需要将从开关的无线模块、继电器等电源禁止掉，以便减少耗电。

从以上举例可看出，主开关和从开关的功能是有所区别的。但是，如果依靠生产的时候来区分是主机还是从机，就会导致需要生产两种型号，不方便生产备货及客户购买。因此，具体实施过程中，主开关与从开关可采用同一型号的开关，此时，在进行双控的安装之后，主开关和从开关都需要自动的知道自己是主机还是从机，执行相应的动作。

其中一种实施方式中，为了达到上述目的，所述单火取电电路11还包括识别模块113与识别隔离模块112；所述识别隔离模块112的第一侧连接所述取电模块111的输出侧，所述识别隔离模块112的第二侧连接所述取电电容C11的第一端，所述识别模块113的第一侧直接或间接连接所述取电模块111的输出侧，所述识别模块13的第二侧连接控制电路14。

所述识别模块113用于根据所述取电模块111输出侧的电压，向所述控制电路14(例如控制电路14中MCU141的IO端)反馈开关识别信号，所述开关识别信号为主开关识别信号或从开关识别信号。

所述控制电路14还用于：

响应于所述从开关识别信号，确定所述单火双控开关为当前从开关；

响应于所述主开关识别信号，确定所述单火双控开关为当前主开关。

通过其中的识别隔离模块112，可实现取电模块111的输出电与其他电路之间的隔离，例如，可避免双控处理电路12、DC/DC模块114等反向供电(例如对电容C12充电)，进而，可保障所采集到的开关识别信号能准确反应出取电模块的输出电情况。故而，可以实现电路隔离的任意器件均可应用于识别隔离模块。

通过其中的识别模块113，可实现取电模块输出侧电压的识别与反馈，任意可便于实现电压识别与反馈的器件或器件组合，均不脱离本实用新型实施例的范围。

具体实施过程中，请参考图6，所述识别模块113包括识别用第一电阻R11、识别用第二电阻R12与识别用稳压二极管Dz1；

所述识别用第一电阻R11的第一端直接或间接连接所述取电模块111的输出侧与所述识别隔离模块112的第一侧，所述识别用第一电阻R11的第二端连接所述识别用第二电阻R12的第一端，所述识别用第二电阻R12的第二端接地，所述识别用稳压二极管Dz1的正极接地，所述识别用稳压二极管Dz1的负极连接所述识别用第二电阻R12的第一端；所述控制电路14连接所述识别用第二电阻R12的第一端。

所述取电模块111的数量为两个，分别为ON态取电模块1111与OFF态取电模块1112，所述识别模块113包括ON态侧识别单元1131与OFF态侧识别单元1132；所述识别隔离模块112包括第一隔离二极管D11与第二隔离二极管D12。

所述第一隔离二极管D11的正极连接所述ON态取电模块1111的输出侧，所述第一隔离二极管D11的负极连接所述取电电容C11的第一端；所述第二隔离二极管D12的正极连接所述OFF态取电模块1112的输出侧，所述第二隔离二极管D12的负极连接所述取电电容C11的第一端，所述ON态侧识别单元1131的第一侧连接所述第一隔离二极管D11的正极与所述ON态取电模块1111的输出侧，所述OFF态侧识别单元1132的第一侧连接所述第二隔离二极管D12的正极与所述OFF态取电模块1112的输出侧。

进一步的举例中，ON态取电模块1111的输出侧还连接二极管D13的正极，二极管D13的负极连接电容C12的第一端与第一隔离二极管D11的正极，OFF态取电模块1112的输出侧还连接二极管D14的正极，二极管D14的负极连接电容C13的第一端与第二隔离二极管D12的正极，电容C12与电容C13的第二端均接地。

单火取电电路11还包括DC/DC模块114，其可理解为能够直流电源转换模块，其可将输入的电压转换为所需的电压，并将其输送至控制电路14(例如MCU141等电路位置)，DC/DC模块114的输入侧连接取电电容C11的第一端，DC/DC模块114的输出侧可连接电容C14的第一端，电容C14的第二端接地，并利用电容C14为MUC141供电。

供应至取电电容C11的电压可表征为Vin。

可见，图6与图7所示的举例中，通过设置识别隔离模块，然后再取电电路后端、隔离电路之前设置识别模块，从而MCU可以识别本开关的取电电路是否工作(比如是否有电压输出)。如果在工作(即识别模块反馈主开关识别信号)，则MCU可认为开关是主开关，如果没有工作(即识别模块反馈从开关识别信号)，则MCU可认为开关是从开关。

其中的识别模块通过电阻分压+稳压管实现，如图6与图7所示。MCU程序在上电时先将IO3和IO4设为浮空输入，再检测IO3和IO4引脚电平，如果开关是从开关，由于没有接负载灯，ON态和OFF态取电模块均无法正常工作，单火取电电路输出侧的二极管均反向截止，所以IO3和IO4引脚均是低电平，此时程序判断为从开关，否则为主开关。

其中一种实施方式中，请参考图8，所述控制电路14(例如其中的MCU141)在确定所述单火双控开关为当前从开关之后还用于：执行预设的低功耗配置动作；所述低功耗配置动作包括：屏蔽所述单火双控开关的部分预设功能，和/或：设置所述单火双控开关中的无线通信电路进入深度睡眠模式。

其中的部分预设功能可例如包括无线通信功能。

与之对应的，所述控制电路14(例如其中的MCU141)在确定所述单火双控开关为当前主开关之后，可保持各功能的正常工作，例如可保持无线通信功能，此时，可通过无线通信获取无线开关命令。

其中一种实施方式中，请参考图8，所述控制电路14(例如其中的MCU141)还连接所述单火双控开关的按键(未图示)与所述单火取电电路中的控制开关(例如图15所示的控制开关SW)。

所述控制电路14在确定所述单火双控开关为当前主开关之后还用于：若利用无线通信电路接收到无线开关信号(即无线开关命令)，或者检测到所述单火双控开关的按键被触发(可理解为获取到按键开关命令)，则控制所述单火取电电路中串联于火线与零线之间的控制开关(例如图15所示的控制开关SW)执行闭合动作或断开动作。以上功能可理解为通常单火取电的智能开关的功能。

可见，在具体举例中，主开关和从开关的硬件电路可以是完全一样的，程序上电时，检测到开关是主开关，则进行主开关相关的初始化工作，包括射频使能、按键检测使能、从开关通知响应使能等。由于单火电路需要给两个开关的控制电路供电，会降低单火开关性能，所以要尽可能的降低整体功耗，从机检测按键的功能，如果程序检测到开关是从开关，需要将其余功能都屏蔽，并设置射频芯片进入deepsleep模式(即深度睡眠模式)以降低功耗。

其中一种实施方式中，请参考图9，所述双控处理电路12还包括辅助控制模块122，所述辅助控制模块122分别连接所述控制电路14、所述第一开关模块121的控制极与所述第一接线端131。

所述控制电路14在通过所述第一接线端131通知所述对接开关时，具体用于：触发所述辅助控制模块122将所述第一接线端131自第一电平拉至第二电平并保持预设时长；

所述控制电路14在响应于所述对接开关的通知，控制所述控制开关执行闭合动作或断开动作时，具体用于：

若检测到所述第一接线端自所述第一电平被拉至第二电平，则控制所述控制开关(例如图15所示的控制开关SW)执行闭合动作或断开动作；

所述辅助控制模块122用于：在所述第一接线端131处于所述第二电平时，控制所述第一开关模块关断，以使得电能无法在所述取电电容、所述第一开关模块121、所述第一接线端131与对接开关之间传输，并且：在所述第一接线端131处于所述第一电平时，所述第一开关模块121能够在其控制极电压高于阈值电压时导通。

通过辅助控制模块122，可实现第一开关模块121的控制极电压的辅助控制，从而满足电能传输的需求。

具体实施过程中，请参考图11，所述辅助控制模块122包括第二开关模块1221、双控用电容C2、双控用二极管D2；

所述双控用电容C2的第一端连接所述第一开关模块121的控制极，所述双控用二极管D2的正极连接所述控制电路的第一交互端(例如MCU141的IO1管脚)、所述第一接线端131分别连接双控用电容C2的第二端与所述双控用二极管D2的负极，所述双控用电容C2的第二端还连接所述第二开关模块1221的第一极，所述第二开关模块1221的控制极直接或间接连接所述控制电路14的第二交互端(例如MCU141的IO2管脚)，所述第二开关模块1221的控制极接地，所述第二开关模块1221的第二极还连接所述第二接线端；

所述控制电路14是通过所述第一交互端检测到所述第一接线端131自所述第一电平被拉至第二电平的；

所述控制电路14在触发所述辅助控制模块将所述第一接线端自第一电平拉至第二电平并保持预设时长时，具体用于：在所述预设时长内通过所述第二交互端触发所述第二开关模块1221导通；并且：当所述第二开关模块1221开始导通时，所述双控用电容C2经所述第二开关模块1221接地，对应的，所述第一开关模块121执行关断动作；

其中，所述双控用电容C2的电容值与所述双控用第一电阻R21的阻值被配置为使得：所述第二开关模块1221导通期间，所述第一开关模块121能够保持关断。

进一步的，请参考图11，所述辅助控制模块122还包括双控用第二电阻R22、双控用第三电阻R23与双控用第四电阻R24；所述第二开关模块1221为第二MOS管Q2，所述第二开关模块1221的控制极为所述第二MOS管Q2的栅极。

所述第一交互端通过所述双控用第二电阻R22连接所述单火取电电路11，其中，所述第一交互端被所述单火取电电路产生的工作电压(可理解为双控用第二电阻R22分压后的电压)拉至所述第一电平。

所述双控用第三电阻R23的第一端连接所述第二交互端，所述双控用第四电阻R24的第一端连接所述双控用第三电阻R23的第二端，所述第二MOS管Q2的栅极连接所述双控用第三电阻R23的第二端，以通过所述双控用第三电阻R23连接所述第二交互端，所述双控用第四电阻R24的第二端连接所述第二接线端。

所述辅助控制模块122还包括双控用稳压二极管Dz2；所述双控用稳压二极管Dz2的负极连接所述第一接线端131，所述双控用稳压二极管Dz2的正极连接所述第二接线端132或第三接线端133。

以下将结合图12、图13与图14对主开关与从开关之间的工作过程：

当主开关2接灯上电时，单火取电电路(ON态取电模块或者OFF态取电模块)工作，给主开关2中的取电电容C11供电，形成电压Vin，此时主开关中的第二MOS管Q2和从开关中的第二MOS管Q2均关断，主开关中的取电电容C11的一端连接主开关中的第一MOS管Q1的栅极，另一端等效于悬空，Vin电压建立之后主开关中的第一MOS管Q1导通，此时电流从Vin经过A线，流经从开关3中的第一MOS管Q1的体二极管，给从开关3中的取电电容C11供电，而从开关3的取电电容C11和主开关2的取电电容C11一样，从开关3的Vin电压建立了之后从开关3中第一MOS管Q1导通，电流流向如图12中的虚线箭头所示。

正常情况下，由于上拉的电阻(即双控用第二电阻R22)的存在，IO1管脚始终是高电平，主开关2的取电电容C11和从开关3的取电电容C11的两端没有电压差。若从开关3的检测面板有按键按下，则从开关的MCU141的IO2管脚输出一个脉冲(脉宽10ms)，在IO2管脚的信号处于高电平期间，从开关的第二MOS管Q2导通，该第二MOS管Q2导通的瞬间，Vin的电压连接到主开关的取电电容C11和从开关的取电电容C11，两个电容初始电压为0V，会导致主开关的第一MOS管Q1和从开关的第一MOS管Q1关断，此时，从开关中MCU141主要靠DC/DC模块前端的电容存储的电量供电，IO2管脚恢复低电平之后，主开关的第一MOS管Q1和从开关的第一MOS管Q1恢复导通，此时图12所示的电流路径恢复，所以DC/DC模块前端的储能电容要足够大，以保证从开关中MCU141不会断电复位，最小容值与从开关的功耗有关。

从开关的IO2管脚高电平期间，主开关的第一接线端(即图示的接线端S1)电压被拉低，此时双控用二极管D2正向导通，主开关2中MCU141会在IO1管脚上检测到下降沿，表明从开关触发了控制信号，主开关程序通过下降沿中断触发控制继电器(即控制开关)通断。主开关可以通过检测面板按键来响应开关灯命令，也可以通过IO1管脚来接收并响应来自从开关的控制命令。

IO2管脚高电平瞬间，Vin开始向主开关2的取电电容C11和从开关3的取电电容C11电容充电，由于电容初始电压为0V，主开关2的第一MOS管Q1和从开关3的第一MOS管Q1会关断，但是，当取电电容C11的两端电压上升到超过MOS管栅极阈值电压时，两个MOS管将会导通。若此时从开关3的第二MOS管Q2仍然导通，Vin就会形成短路，由于电流较大，当A线和B线足够长时，主机端的接线端S1的电压并不会降到0V，在短路的瞬间两个取电电容C1开始放电，当两个取电电容C1上的电压低于MOS管的阈值电压时，MOS管又会关断，从而形成振荡导致主机误触发。

所以，双控用第一电阻R1和取电电容C1的取值要保证在从开关3的第二MOS管Q2导通期间，两个第一MOS管Q1保持关断。假设脉冲时间为10ms，MOS管的阈值电压为1V，Vin＝12V，电阻取值1MΩ，电容的充电时间如下：

要求时间t>10ms，所以算得电容最小值为：116.27nF.

当电容取值大于最小容值，在从开关的IO2管脚高电平期间，主开关的IO1管脚会一直保持低电平。此时，要注意的是，双控用二极管D2一定要采用导通压降低的二极管，否则主机MCU无法稳定的识别低电平。

此外，请参考图14，第一MOS管Q1的第一极还可经双控用第五电阻R25连接至取电电容C11。

其中一种实施方式中，请参考图15，所述的单火双控开关，还包括电流监测电路15与电流监测电阻Rs；

所述电流监测电阻Rs串联于火线与所述单火取电电路之间，所述电流监测电路15并联于所述电流监测电阻Rs的两端，所述电流监测电路15还连接控制电路14。

其中，请参考图15，单火取电电路11还可包括取电MOS管Q3，取电MOS管Q3的第一极经电流监测电阻Rs连接火线，取电MOS管Q3的栅极和第二极均连接ON态取电模块1111，OFF态取电模块1112通过电流监测电阻Rs连接火线，取电MOS管Q3的两端还并联有取电二极管D16，且取电二极管D16的正极经电流监测电阻Rs连接火线。

进一步的，请参考图15，单火双控开关还可包括储能电路16与继电器驱动电路17，储能电路16通过二极管D15连接ON态取电模块1111与OFF态取电模块，且二极管D15的负极连接储能电路16的输入侧，储能电路16的输出侧连接继电器驱动电路17，进而为继电器驱动电路17的工作提供电能，继电器驱动电路17可在MCU141的控制下控制例如继电器的控制开关SW，控制开关SW与取电MOS管Q3串联后连接于火线与零线之间。

其中的ON态取电模块1111包括整流部11111与电压调节器11112，电压调节器11112可根据N1节点的电压控制取电MOS管Q3的通断，从而达到ON态取电的过程，整流部11111可将获取到的电流整流后输出。

此外，图15中未具体示意的第一隔离二极管D11与第二隔离二极管D12。

其中一种实施方式中，所述电流监测电路15用于监测火线的电流，得到对应的监测信号，并将所述监测信号反馈至所述控制电路14(例如其中的MCU141)；

所述控制电路14(例如其中的MCU141)用于：根据所述监测信号，控制所述单火取电电路中串联于火线与零线之间的控制开关SW。

进一步的，所述控制电路14(例如其中的MCU141)根据所述监测信号，控制所述单火取电电路中串联于火线与零线之间的控制开关时，具体用于：在所述火线的电流高于过载阈值时，控制所述控制开关关断。

具体实施过程中，请参考图15，所述电流监测电路15包括运算放大器151，所述运算放大器151的第一输入端直接或间接连接所述电流监测电阻Rs的第一端，所述运算放大器151的第二输入端直接或间接连接所述电流监测电阻Rs的第二端，所述运算放大器151的输出端直接或间接连接所述控制电路14的ADC输入端；所述运算放大器151是利用所述单火取电电路11中的电容(例如取电电容C11或连接于ON态取电模块输出侧的电容)单电源供电的。

所述电流监测电路还包括监测用第一电阻R31、监测用第二电阻R32、监测用第三电阻R33、监测用第四电阻R34与监测用电容C3；所述监测用第一电阻R31连接于所述运算放大器151的第一输入端与所述电流监测电阻Rs的第一端之间，所述监测用第二电阻R32连接于所述运算放大器151的第二输入端与所述电流监测电阻Rs的第二端之间，所述监测用第三电阻R33的第一端连接于所述第一输入端与所述第二输入端中的反相输入端，所述监测用第三电阻R33的第二端连接所述运算放大器151的输出端，所述监测用第四电阻R34连接于所述运算放大器的输出端与所述控制电路14(例如MCU141)之间，所述监测用电容C3的第一端连接所述监测用第四电阻R34的第二端，所述监测用电容C3的第二端接地。

在实际使用中，用户的负载(比如灯具)可能会出现问题，导致瞬间电流增加很多。如果智能开关不加以保护应对，则可能在灯具电流出现异常的情况下，烧毁单火智能开关本身。因此，在以上方案中，设计了一种电流监测及过载保护的方案，具体可采用电流监测的方式实现，如果监测到电流大于过载阈值，则关断输出，以便保护智能开关及灯具。

但是，在单火取电电路中，传统的电流传感芯片的应用可能会遇到问题，比如传感芯片本身的功耗问题提。在单火取电中，一般火线(L)也同时是地线，同时也没有正负双电源，导致电流检测会遇到更多的问题。故而，由于单火取电电路供电能力有限，电流传感器的功耗较大，所以无法在单火开关上使用。故而，以上方案中，采用康铜丝电阻采样电流，由于电阻会发热，所以采样电阻阻值应尽可能小，以降低采样电阻功耗，减小发热量。采样电阻阻值小，在电阻上的压降就很小，为了能让MCU141的ADC能精确采样，需要采用运算放大器151将信号放大。

可见，以上方案中，将采样电阻(康铜丝)一端连接于火线(L)处，从而在采样电阻的另一端采集到相对于L的波形，也恰好是相对于GND的波形，也就便于后端电路处理，同时也就没有异常的电位差导致的问题。

由于没有正负双电源，所以运放无法放大完整的交流信号。开关为ON态取电时，当火线上的交流电为正脉冲时，电流会在开关的火线输入端形成电压，电压信号经过正向比例放大器放大之后被MCU的ADC输入端采集，当火线输入端为负脉冲时，运算放大器151是单电源供电，无法输出负电压，只能输出0V，所以放大之后的电流信号如图16a所示，其中，横轴表示时间，竖轴表示电流。

经过放大的信号是半波整理的波形，如图16a所示，如果MCU直接采集交流信号，需要较高的采样率才能精确的算出电流值，MCU进行ADC采样会增加功耗，导致单火开关性能下降，为了降低功耗，保证单火开关的性能，在信号放大器的输出端增加RC滤波器，将脉冲信号处理成直流信号。将信号处理成直流之后，MCU可以降低采样率，以减小功耗。

图16b是电流表实际测量的电流值与AD采样数据的曲线，大体上呈线性关系。

用线性回归的方法，按照以下公式算出斜率和截距。

算出斜率和截距之后，对原始的AD采样数据进行校正，校正之后的数据曲线如图16c所示。

程序经过校正之后，分别用万用表测量数据和MCU采样数据进行对比，如下表所示：

电流表数值(A)	MCU采样值(A)
		9.45	9.28
9.01	8.84
		7.95	8
6.92	7.03
		5.78	6.02
4.69	4.83
		3.49	3.55
2.33	2.21
		1.15	1.21

在1～9A测量范围内，绝对误差不超过0.2A。可见，采用图15所示的电流监测电阻Rs与电流监测电路15的情况下，可达到较低的误差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种单火双控开关，包括单火取电电路，其特征在于，还包括：双控处理电路与至少三个接线端；所述双控处理电路包括第一开关模块；所述至少三个接线端包括第一接线端、第二接线端与第三接线端；

所述第一开关模块的第一极连接所述单火取电电路，所述第一开关模块的第二极连接所述第一接线端，所述第一开关模块的控制极直接或间接连接所述单火取电电路，

所述第一接线端与所述第二接线端用于连接另一对接开关中对应的两个接线端，所述第三接线端用于连接火线或经负载连接零线；所述单火取电电路连接所述第三接线端与所述第二接线端，以通过所述第三接线端与所述第二接线端接入火线与零线之间；

电能能够在所述单火取电电路、所述第一开关模块、所述第一接线端与所述对接开关之间传输。

2.根据权利要求1所述的单火双控开关，其特征在于，所述第一开关模块为第一MOS管；所述第一开关模块的控制极为所述第一MOS管的栅极。

3.根据权利要求1所述的单火双控开关，其特征在于，所述单火取电电路包括取电模块与取电电容，所述取电模块的输出侧直接或间接连接所述取电电容的第一端，所述取电电容的第二端接地；

所述第一开关模块的第一极连接所述取电电容的第一端，所述第一开关模块的控制极经双控用第一电阻连接所述取电电容的第一端；

若所述单火双控开关为当前主开关，则所述取电电容所储电能是自所述取电模块传输而来的；

若所述单火双控开关为当前从开关，则所述取电电容所储电能是经所述第一开关模块与所述第一接线端自所述对接开关传输而来的。

4.根据权利要求3所述的单火双控开关，其特征在于，所述单火取电电路还包括识别模块与识别隔离模块；所述识别隔离模块的第一侧连接所述取电模块的输出侧，所述识别隔离模块的第二侧连接所述取电电容的第一端，所述识别模块的第一侧直接或间接连接所述取电模块的输出侧，所述识别模块的第二侧连接控制电路；

所述识别模块用于根据所述取电模块输出侧的电压，向所述控制电路反馈开关识别信号，所述开关识别信号为主开关识别信号或从开关识别信号。

5.根据权利要求4所述的单火双控开关，其特征在于，所述控制电路还连接所述单火双控开关的按键与所述单火取电电路中的控制开关。

6.根据权利要求4所述的单火双控开关，其特征在于，所述识别模块包括识别用第一电阻、识别用第二电阻与识别用稳压二极管；

所述识别用第一电阻的第一端直接或间接连接所述取电模块的输出侧与所述识别隔离模块的第一侧，所述识别用第一电阻的第二端连接所述识别用第二电阻的第一端，所述识别用第二电阻的第二端接地，所述识别用稳压二极管的正极接地，所述识别用稳压二极管的负极连接所述识别用第二电阻的第一端；所述控制电路连接所述识别用第二电阻的第一端。

7.根据权利要求4所述的单火双控开关，其特征在于，所述取电模块的数量为两个，分别为ON态取电模块与OFF态取电模块，所述识别模块包括ON态侧识别单元与OFF态侧识别单元；

所述识别隔离模块包括第一隔离二极管与第二隔离二极管；

所述第一隔离二极管的正极连接所述ON态取电模块的输出侧，所述第一隔离二极管的负极连接所述取电电容的第一端；所述第二隔离二极管的正极连接所述OFF态取电模块的输出侧，所述第二隔离二极管的负极连接所述取电电容的第一端，所述ON态侧识别单元的第一侧连接所述第一隔离二极管的正极与所述ON态取电模块的输出侧，所述OFF态侧识别单元的第一侧连接所述第二隔离二极管的正极与所述OFF态取电模块的输出侧。

8.根据权利要求3至7任一项所述的单火双控开关，其特征在于，所述双控处理电路还包括辅助控制模块，所述辅助控制模块分别连接控制电路、所述第一开关模块的控制极与所述第一接线端；所述控制电路还连接所述第一接线端；

在所述第一接线端处于第一电平时，所述第一开关模块能够在其控制极电压高于阈值电压时导通；

所述辅助控制模块用于：在所述第一接线端处于第二电平时，控制所述第一开关模块关断，以使得电能无法在所述取电电容、所述第一开关模块、所述第一接线端与对接开关之间传输。

9.根据权利要求8所述的单火双控开关，其特征在于，所述辅助控制模块包括第二开关模块、双控用电容、双控用二极管；

所述双控用电容的第一端连接所述第一开关模块的控制极，所述双控用二极管的正极连接所述控制电路的第一交互端、所述第一接线端分别连接双控用电容的第二端与所述双控用二极管的负极，所述双控用电容的第二端还连接所述第二开关模块的第一极，所述第二开关模块的控制极直接或间接连接所述控制电路的第二交互端，所述第二开关模块的控制极接地，所述第二开关模块的第二极还连接所述第二接线端；

其中，所述双控用电容的电容值与所述双控用第一电阻的阻值被配置为使得：所述第二开关模块导通期间，所述第一开关模块能够保持关断。

10.根据权利要求9所述的单火双控开关，其特征在于，所述辅助控制模块还包括双控用第二电阻、双控用第三电阻与双控用第四电阻；所述第二开关模块为第二MOS管，所述第二开关模块的控制极为所述第二MOS管的栅极；

所述第一交互端通过所述双控用第二电阻连接所述单火取电电路，其中，所述第一交互端被所述单火取电电路产生的工作电压拉至所述第一电平；

所述双控用第三电阻的第一端连接所述第二交互端，所述双控用第四电阻的第一端连接所述双控用第三电阻的第二端，所述第二MOS管的栅极连接所述双控用第三电阻的第二端，以通过所述双控用第三电阻连接所述第二交互端，所述双控用第四电阻的第二端连接所述第二接线端。

11.根据权利要求9所述的单火双控开关，其特征在于，所述辅助控制模块还包括双控用稳压二极管；所述双控用稳压二极管的负极连接所述第一接线端，所述双控用稳压二极管的正极连接所述第二接线端或第三接线端。

12.根据权利要求1至7任一项所述的单火双控开关，其特征在于，还包括电流监测电路与电流监测电阻；

所述电流监测电阻串联于火线与所述单火取电电路之间，所述电流监测电路并联于所述电流监测电阻的两端，所述电流监测电路还连接控制电路；

所述电流监测电路用于监测火线的电流，得到对应的监测信号，并将所述监测信号反馈至所述控制电路。

13.根据权利要求12所述的单火双控开关，其特征在于，所述电流监测电路包括运算放大器，所述运算放大器的第一输入端直接或间接连接所述电流监测电阻的第一端，所述运算放大器的第二输入端直接或间接连接所述电流监测电阻的第二端，所述运算放大器的输出端直接或间接连接所述控制电路的ADC输入端；所述运算放大器是利用所述单火取电电路中的电容单电源供电的；

所述电流监测电路还包括监测用第一电阻、监测用第二电阻、监测用第三电阻、监测用第四电阻与监测用电容；所述监测用第一电阻连接于所述运算放大器的第一输入端与所述电流监测电阻的第一端之间，所述监测用第二电阻连接于所述运算放大器的第二输入端与所述电流监测电阻的第二端之间，所述监测用第三电阻的第一端连接于所述第一输入端与所述第二输入端中的反相输入端，所述监测用第三电阻的第二端连接所述运算放大器的输出端，所述监测用第四电阻连接于所述运算放大器的输出端与所述控制电路之间，所述监测用电容的第一端连接所述监测用第四电阻的第二端，所述监测用电容的第二端接地。

14.一种开关组件，其特征在于，包括两个权利要求1至13任意之一所述的单火双控开关，分别为作为从开关的第一单火双控开关与作为主开关的第二单火双控开关；

所述第一单火双控开关的第一接线端连接所述第二单火双控开关的第一接线端，所述第一单火双控开关的第二接线端连接火线，所述第二单火双控开关的第二接线端经负载连接零线。

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