CN2574302Y - 单线控制交流压电开关 - Google Patents

Abstract

一种单线控制交流压电开关，包括壳体，接于接线柱的双向可控硅，由硅整流桥、单向可控硅、压电触发电路以及若干阻容元件等组成的控制电路；压电触发电路由NPN达林顿管、PNP和NPN达林顿管以及压电陶瓷片构成。其分压电阻的公共端与一接线柱之间连接二极管和电阻负压电路，按动压电陶瓷片通过压电触发电路控制单向可控硅导通和截止，从而完成开关的接通和断开。其电路结构简单，性能可靠，动态压降低，静态电流小，成本低，体积小，通用性强，适用于制作墙壁式交流开关，用于各种灯具、家用电器等的控制。

Description

单线控制交流压电开关

技术领域

本实用新型设涉及交流电子开关，特别是一种低压降、大功率的单线控制交流压电开关。

背景技术

目前的交流大功率(200w以上)固态开关一般不宜运用在单线控制方面，例如安装于墙壁的壁式交流开关。因为它的“执行部分”和“控制部分”往往是分开供电的，通常控制部分需要2V以上的工作电压和一定的工作电流，如果将两部分放在一起统一供电很难做到导通时开关两端的压降低于1.5V，无法实现开关的关断。

单线控制方式的交流电子开关很难做到静态时高内阻，动态时低压降。通常导通时的动态压降在2.5---10Vac左右，断开时的静态电流一般在3mA以上。所控制的功率一般不超过200W，而且电路较复杂，成本较高。

专利号为00261221.6的《单线控制交流电子开关模块》中国专利，在控制电路中设置了二极管D和电阻R3串联组成负压电路，按键AN1一端的电压能随工作状态的不同而出现正负电压的变化，为可控硅的导通和关断提供了可靠的控制电压，实现了单线控制的目的。动态压降可以做到0.8---1.2伏，性能可靠，成本低，体积小，通用性强。但其电路的导通与关断仍由机械按键控制，也就是说它依然没有完全摆脱机械触点控制方式。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种单线控制方式的动态压降低、静态电流小、控制功率大的交流压电开关，以满足壁式交流电子开关等的市场需求。

本单线控制交流压电开关，包括：壳体、两端连接于接线柱的双向可控硅以及控制双向可控硅导通/关断的控制电路；所述控制电路含有交流端连接于接线柱J1的硅整流桥，双向可控硅的控制极与接线柱J2之间连接电阻R1，硅整流桥的另一交流端与双向可控硅的控制极之间接隔离电阻R2，硅整流桥和电阻R2的公共端与接线柱J2之间连接电容C1，硅整流桥直流输出端并联单向可控硅，单向可控硅控制端与阴极之间并联电阻R6和电容C3，单向可控硅阳极与阴极之间连接电阻R4、R5串联支路，电阻R5两端并联电容C2；电阻R4、R5的公共端(B点)与接线柱J2之间连接二极管D和电阻R3的串联支路，以提供使单向可控硅关断的负电压；其特征是所述的电阻R4、R5的公共端(B点)与单向可控硅控制端之间连接压电触发电路。

本交流压电开关在控制电路中设置了二极管D和电阻R3串联组成的负压电路，开关关断时，所述的B点电压为正，为单向硅提供了触发导通的条件；当开关处于导通状态时，B点电压变为负电压，为单向硅提供了截止的触发电压。按动压电陶瓷片通过压电触发电路控制单向可控硅导通和截止，从而完成开关的接通和断开。

由于不采用双稳态电路，在电路导通后无需向控制电路提供工作电流，因此动态压降可以做到很低(0.8---1.5伏)，由于C1和R2的作用，该电路的控制功率可以相对提高，不加散热片可以达300W，加散热片时可以达到1500W。

本交流压电开关电路设计合理，采用压电触发电路控制可控硅的导通或开断，结构简单，性能可靠，成本低，体积小，通用性强。特别适用于制作墙壁式交流开关，用于各种灯具、家用电器等的控制。这种开关也可用于各种工业设备的单线控制。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是其一实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本交流压电开关主要包括：两端连接于接线柱的双向可控硅SCR1，由硅整流桥、单向可控硅SCR2、压电触发电路以及若干阻容元件等组成的控制电路。双向硅SCR1的第一阳极和第二阳极分别与开关的接线柱J1、J2相接，控制极接电阻R1和R2，硅整流桥的交流一端接接线柱J1，另一端接R2和C1，图中R1为稳定双向硅SCR1的工作状态和建立工作点的作用。R2起隔离C1的作用，使C1能直接从接线柱端取得部分交流电压。二极管D的负端和接线柱J2相连，二极管D的正端输出负电压，它串联的电阻R3可以控制负电压建立的时间。R4、R5为分压电阻，电阻R4、R5串接在单向可控硅SCR2阳极与阴极之间，为两电阻的公共端(B点)提供6-10伏的正电压，所述B点为正负电压迭加处，当双向硅SCR1关断时，B点为正电压(+5--6V)，当双向硅SCR1导通时，B点为负电压(-0.5V左右)。电容C2为滤波储能电容，电容C3和电阻R6并接在单向硅SCR2的控制极和阴极之间，起到稳定单向硅工作状态的作用，压电触发电路为单向硅SCR2的控制极提供正的触发电压和负的截止电压。

上述电阻R4、R5分压电路中的电阻R5可用稳压二极管Z1代替，以进一步稳定两者公共点(即B点)的电压。

本实用新型的压电触发电路包括：NPN三极管Q3、Q4构成的达林顿管，NPN三极管Q1和PNP三极管Q2构成的达林顿管，Q2的集电极接地，Q1、Q3的基极相接，Q1基极与Q2集电极之间跨接压电陶瓷片E(即蜂鸣片)，压电陶瓷片并联电阻R7，Q1发射级和Q3、Q4集电极接所述的B点，Q3发射级接Q4基极，Q1集电极接Q2基极，相接的Q4、Q2发射级为输出端接到单向硅SCR2的控制极。

为实现开关的开/断指示，本电路在单向可控硅SCR2阳极与所述的B点之间串联电阻R8和指示灯L，当电子开关导通时，指示灯熄灭，电子开关关断指示灯点亮。

开关关断时，所述的B点电压为正，为单向硅提供了触发导通的条件。当按动压电陶瓷片E时，压电陶瓷片产生电脉冲，其正脉冲经Q3、Q4组成的复合管放大后触发单向硅导通，双向硅也同时导通。当开关处于导通状态时，B点电压约通过1秒钟的时间变为负电压，为单向硅提供了截止的触发电压。按动压电陶瓷片产生电脉冲，其正脉冲经Q1、Q2组成的复合管放大后触发单向硅截止，双向硅也同时截止。

本交流压电开关主要特点是：1、二极管D和电阻R3组成负压供给电路，正电压和负电压迭加在一起，双向可控硅关断时，所述B点的电压为正，双向可控硅导通时B点电压为负，正负电压的变化周期基本上由R3、R4、C2的数值来决定。

2、电容C1和电阻R1、R2为单向硅提供了导通后的必要的工作电压。特别在大功率时(如300瓦以上)C1和R2的作用会更大。

3、单向硅的导通或截止是通过上述的压电触发电路来实现的，压电触发电路采用压电陶瓷片，实现了开关全电子化。

图2为其一个实施例结构示意图。其中1为壳体，2为接线柱J1、3为接线柱J2，4为接线柱的紧固螺钉，E为壳体一侧的压电陶瓷片。图1所示的电路部分可以采用贴片工艺将各片式元器件组装在微型印制板上，然后置于外壳1内，浇灌密封材料即成一体化的开关模块。电路部分也可采用集成工艺制成集成电路，以进一步减少体积，提高可靠性。开关模块可用于制作普通壁式单线控制交流电子开关，安装方式和普通壁式机械开关相同，压电陶瓷片E和指示灯L安装在开关板下面。

Claims (4)

1、一种单线控制交流压电开关，包括：壳体、两端连接于接线柱的双向可控硅以及控制双向可控硅导通/关断的控制电路；所述控制电路含有交流端连接于接线柱J1的硅整流桥，双向可控硅的控制极与接线柱J2之间连接电阻R1，硅整流桥的另一交流端与双向可控硅的控制极之间接隔离电阻R2，硅整流桥和电阻R2的公共端与接线柱J2之间连接电容C1，硅整流桥直流输出端并联单向可控硅，单向可控硅控制端与阴极之间并联电阻R6和电容C3，单向可控硅阳极与阴极之间连接电阻R4、R5串联支路，电阻R5两端并联电容C2；电阻R4、R5的公共端(B点)与接线柱J2之间连接二极管D和电阻R3的串联支路，以提供使单向可控硅关断的负电压；

其特征在于：所述的电阻R4、R5的公共端(B点)与单向可控硅控制端之间连接压电触发电路。

2、根据权利要求1所述单线控制交流压电开关，其特征在于：所述的电阻R5用稳压二极管Z1代替。

3、根据权利要求1或2所述单线控制交流压电开关，其特征在于所述的压电触发电路包括：NPN三极管Q3、Q4构成的达林顿管，NPN三极管Q1和PNP三极管Q2构成的达林顿管，Q2的集电极接地，Q1、Q3的基极相接，Q1基极与Q2集电极之间跨接压电陶瓷片E即蜂鸣片，压电陶瓷片并联电阻R7，Q1发射级和Q3、Q4集电极接所述的B点，Q3发射级接Q4基极，Q1集电极接Q2基极，相接的Q4、Q2发射级为输出端。

4、根据权利要求1或2所述单线控制交流压电开关，其特征在于：单向可控硅的阳极与所述的B点之间串联一个电阻和指示灯。

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