專利名稱：一種電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)，具體是指一種二線制電子開關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，以電子開關(guān)控制照明線路電源開與關(guān)的電子開關(guān)產(chǎn)品，如聲光控開關(guān)、熱釋 電人體紅外感應(yīng)開關(guān)、觸摸式開關(guān)等，多采用三線制。三線制電子開關(guān)即在二線制電子開關(guān) 基礎(chǔ)上增加一根零線，單獨給開關(guān)供電，其技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品性能較穩(wěn)定，能夠帶節(jié)能燈、 日光燈負(fù)載。但是，人們普遍在用的機(jī)械開關(guān)一般都只有兩根線，很多房子的電氣布線也是 按兩線制的方式設(shè)計的，這就給三線制電子開關(guān)的安裝帶來不便，從而很大程度上限制了 三線制電子開關(guān)的應(yīng)用。現(xiàn)有的二線制電子開關(guān)多采用可控硅或普通電磁繼電器作為驅(qū)動元件帶動負(fù)載 工作，可控硅在驅(qū)動諸如電感鎮(zhèn)流器式日光燈、節(jié)能燈、排風(fēng)扇等感性負(fù)載時容易損壞。由 于可控硅所要求的散熱問題使其帶負(fù)載功率受到限制?？煽毓璧膶?dǎo)通壓降較大，有的開關(guān) 導(dǎo)通壓降高達(dá)20V，使其應(yīng)用受到限制。而采用普通電磁繼電器作為驅(qū)動元件的電子式開關(guān) 在觸點吸合后需在線圈加維持電流，功耗較大；再次，這種開關(guān)不能從根本上降低開關(guān)自身 功耗，不利于節(jié)能?，F(xiàn)在市場上也有一些二線制電子開關(guān)的產(chǎn)品，如目前行業(yè)內(nèi)的聲光控開 關(guān)、熱釋電人體紅外感應(yīng)開關(guān)、觸摸式開關(guān)等，其電路的供電方式為電子開關(guān)中的開關(guān)元 件的開態(tài)和關(guān)態(tài)情況下由同一電路供電，通過電容降壓再用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的方式給控制電路 提供電源，在開關(guān)關(guān)態(tài)時，由于供電電路消耗的電流(通常達(dá)毫安級以上)也是電子開關(guān)主 回路的電流，所以電子開關(guān)主回路的電流就比較大，開關(guān)若接上白熾燈，在開關(guān)關(guān)態(tài)時可能 看不出來燈亮或燈絲紅的現(xiàn)象，若接上節(jié)能燈或電子鎮(zhèn)流器的日光燈，對燈具影響就很大， 因為在開關(guān)關(guān)態(tài)時就會出現(xiàn)明顯的燈管頻閃關(guān)不斷現(xiàn)象。所以，要實現(xiàn)二線制電子開關(guān)控 制節(jié)能燈和日光燈負(fù)載，該電子開關(guān)就遇到了一個技術(shù)上的難點，即怎樣解決開關(guān)關(guān)態(tài)時 本身電路的功耗問題。經(jīng)過對市場上絕大部分燈具內(nèi)部電路原理分析以及實際測量表明， 日光燈和節(jié)能燈在泄漏電流50微安時不出現(xiàn)微亮、頻閃亮現(xiàn)象。這就是說如果將電子開關(guān) 關(guān)態(tài)時電路的漏電流降低到50微安，則該電子開關(guān)就可適用于目前絕大部分使用的各類 燈具。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種廣泛適用于節(jié)能燈和日光燈控制的 二線制微功耗電子開關(guān)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種電子開關(guān)，包括輸 入端與交流電源連接、輸出端與各功能電路均連接為各功能電路提供基礎(chǔ)電源的開關(guān)電源 電路、用于為所述開關(guān)開態(tài)提供工作電壓的開態(tài)供電電路，信號處理及MCU控制電路，還包 括受控于信號處理及MCU控制電路的繼電器驅(qū)動電路，及與繼電器驅(qū)動電路連接、連接于 交流電源零線和火線之間控制用電回路通斷的磁保持繼電器。[0006]具體的，所述開關(guān)電源電路包括依次連接的整流濾波單元、開關(guān)控制單元、變壓器 單元及穩(wěn)壓輸出單元。—種具體的方案為所述開關(guān)控制單元包括一晶體管，穩(wěn)壓單元包括一穩(wěn)壓管，所 述晶體管基極通過電阻連接變壓器原邊繞組同名端及整流濾波單元輸出正端，集電極連接 變壓器原邊繞組非同名端，射極通過電阻、電容連接整流濾波單元輸出負(fù)端；變壓器副邊一 繞組線圈同名端通過電容連接晶體管基極，非同名端連接整流濾波單元輸出負(fù)端；穩(wěn)壓管 兩端連接變壓器另一副邊繞組線圈兩端，所述穩(wěn)壓管穩(wěn)壓端作為開關(guān)電源電路輸出端連接 繼電器驅(qū)動電路、信號處理及MCU控制電路、開態(tài)供電電路。優(yōu)選的方案為所述晶體管基極還連接有狀態(tài)切換單元，所述狀態(tài)切換單元包括 一二檔開關(guān)及串聯(lián)的一電阻及一二極管，所述二檔開關(guān)公共端連接整流濾波電路輸出正 端，第一切換觸點懸空，第二切換觸點通過電容接整流濾波電路輸出負(fù)端，同時連接一二極 管正極，通過該二極管接上述晶體管基極；所述串行連接的電阻另一端連接負(fù)載，二極管正 極連接整流濾波電路輸出負(fù)端。所述整流濾波電路包括整流橋，所述整流橋一輸入端連接 交流電源線L，另一輸入端通過電容Cl、負(fù)載連接交流電源線N。更優(yōu)選的方案為所述繼電器驅(qū)動電路采用三個電容并聯(lián)于開關(guān)電源電路輸出端 與地之間的電容及連接于繼電器線圈端接受MCU控制電路信號進(jìn)而實現(xiàn)繼電器通斷電的 晶體管電路，所述電容正端同時連接開態(tài)供電電路。在開關(guān)關(guān)閉的狀態(tài)下由開關(guān)電源電路 對電容進(jìn)行充電，充滿電的電容通過晶體管可置位繼電器，在開關(guān)開啟的狀態(tài)下由開態(tài)供 電電路對電容進(jìn)行充電，充滿電的電容通過晶體管可復(fù)位繼電器。只要電容沒有達(dá)到飽和 就能對電容進(jìn)行充電，保證了開關(guān)開啟或關(guān)閉后電容的電量是滿的。本實用新型創(chuàng)新性的將開關(guān)電源電路與磁保持繼電器結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)微功耗二線 制電子開關(guān)帶節(jié)能燈和日光燈負(fù)載，利用開關(guān)電源電路寬電壓輸入的特點，保證了二線制 電子開關(guān)的安全穩(wěn)定、可靠，延長電子開關(guān)的使用壽命。所述磁保持繼電器可采用雙線圈雙端觸發(fā)型或單線圈單端觸發(fā)型或單線圈正反 轉(zhuǎn)換觸發(fā)型，磁保持繼電器有如下優(yōu)點(1)線圈僅用脈沖電源激勵，平時不消耗電能，一 個470UF/16V的電解電容充電至6V以上就可以使磁保持繼電器置位或復(fù)位；(2)具有自保 持功能，一旦置位或復(fù)位了，即使線圈失電，繼電器仍保持原工作狀態(tài)，無需直流電維持，具 有節(jié)能環(huán)保之效果；(3)體積小，帶負(fù)載能力強(qiáng)且具有掉電記憶功能。上述這些特點，使得 所述二線制電子開關(guān)具有良好的節(jié)能效果。所述電子開關(guān)關(guān)斷狀態(tài)時，主回路上的電流極 小，靜態(tài)耗電小于50微安，可完全滿足節(jié)能燈和日光燈關(guān)斷時漏電要求。所述開關(guān)中采用磁保持繼電器，驅(qū)動電路只在繼電器動作瞬間耗電，平時不消耗 電流，工作穩(wěn)定，適應(yīng)大電流負(fù)載沖擊，同時具有極好的抗干擾能力；同時磁保持繼電器的 接觸電阻小，不發(fā)熱，這樣電路中不用外加散熱片或風(fēng)扇，降低了成本。

圖1是所述電子開關(guān)的實施例原理框圖；圖2為所述二線制電子開關(guān)的開關(guān)電源電路實施例原理圖一；圖3為所述二線制電子開關(guān)的開關(guān)電源電路實施例原理圖二 ；圖4為所述二線制電子開關(guān)中繼電器驅(qū)動電路實施例電路圖。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進(jìn)一步的 詳細(xì)介紹。如圖1，本實用新型所述電子開關(guān)包括與交流電源連接的開關(guān)電源電路、開態(tài)供電 電路、信號處理及MCU控制電路、繼電器驅(qū)動電路及與繼電器驅(qū)動電路連接的磁保持繼電 器。磁保持繼電器連接于交流電源零線和火線之間受控于信號處理及MCU控制電路、繼電 器驅(qū)動電路進(jìn)而控制用電回路的通斷。開關(guān)電源電路輸出端連接開態(tài)供電電路、信號處理 及MCU控制電路、繼電器驅(qū)動電路，為各個功能電路工作提供基本電源；開態(tài)供電電路在開 關(guān)開態(tài)時為磁保持繼電器提供工作電壓。所述的開態(tài)供電電路、信號處理及MCU控制電路可采用模擬電子控制電路或數(shù)字 控制電路或單片機(jī)控制電路，采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟電路即可。所述開關(guān)電源電路包括依次 連接的整流濾波單元、開關(guān)控制單元、變壓器單元及穩(wěn)壓輸出單元。如圖2所示，為所述二線制電子開關(guān)的實施例電路原理圖，該開關(guān)電路可用于帶 白熾燈、電子式日光燈和節(jié)能燈負(fù)載。 實施例中，所述開關(guān)電源電路的開關(guān)控制單元包括晶體管Vl，穩(wěn)壓單元包括穩(wěn)壓 管Z1，所述晶體管Vl基極通過電阻連接變壓器TRl原邊繞組同名端及整流濾波單元輸出正 端，集電極連接變壓器TRl原邊繞組非同名端，射極通過電阻、電容連接整流濾波單元輸出 負(fù)端；變壓器TRl副邊一繞組線圈同名端通過電容連接晶體管Vl基極，非同名端連接整流 濾波單元輸出負(fù)端；穩(wěn)壓管Zl兩端連接變壓器TRl另一副邊繞組線圈兩端，Zl穩(wěn)壓端作為 開關(guān)電源電路輸出端連接繼電器驅(qū)動電路、信號處理及MCU控制電路、開態(tài)供電電路。穩(wěn)壓 管Zl兩端并聯(lián)有電容C5。在穩(wěn)壓管Zl的穩(wěn)壓端與變壓器繞組線圈之間接一二極管D2，穩(wěn)壓管Zl的穩(wěn)壓端 與VDD間接一二極管D4，使電路工作更加穩(wěn)定。實施例中，所述整流濾波電路包括整流橋，所述整流橋輸入端1連接交流電源線 L，輸入端3通過電容Cl、負(fù)載連接交流電源線N。開關(guān)電源雖在其它領(lǐng)域應(yīng)用很廣，但在電子開關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)微功耗控制，特別是將 開關(guān)電源與磁保持繼電器相結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)微功耗二線制電子開關(guān)帶節(jié)能燈和日光燈負(fù)載 的控制現(xiàn)有技術(shù)中幾乎沒有。且上述的開關(guān)電源電路簡潔、功耗極低，靜態(tài)功耗僅毫瓦級， 輸入電流小于50微安，而輸出電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于500微安，能夠滿足絕大部分二線制電子開關(guān) 關(guān)態(tài)供電。圖3為所述二線制電子開關(guān)的另一實施例電路原理圖。該實施例中的開關(guān)電源電 路中增加了開關(guān)SW、串聯(lián)的電阻R4和二極管D4。所述開關(guān)SW公共端連接整流濾波電路輸 出正端，第一切換觸點懸空，第二切換觸點通過電容C6接整流濾波電路輸出負(fù)端，同時連 接二極管D3正極，通過二極管D3接晶體管Vl基極；電阻R4另一端連接負(fù)載，二極管D4正 極連接整流濾波電路輸出負(fù)端；二極管D3負(fù)極通過電阻R3連接晶體管Vl基極。當(dāng)撥動開關(guān)SW撥至1檔時，實現(xiàn)帶白熾燈、電子式日光燈和節(jié)能燈負(fù)載；當(dāng)撥動開 關(guān)SW撥至2檔時，實現(xiàn)帶電感式日光燈負(fù)載，應(yīng)用更加靈活。如圖4所示，為所述二線制電子開關(guān)中繼電器驅(qū)動電路實施例電路圖。[0028]所述繼電器驅(qū)動電路包括并聯(lián)于開關(guān)電源電路輸出端與地之間的電容C7、C8、C9， 所述電容C7、C8、C9正端同時連接開態(tài)供電電路。所述繼電器驅(qū)動電路進(jìn)一步包括集電極 與繼電器線圈連接，射極分別連接電容C7、C8正極的晶體管V2、V4，所述晶體管V2、V4基極 分別通過電阻連接晶體管V3、V5集電極，晶體管V3、V5射極接地、基極通過電阻連接信號處 理及MCU控制電路。所述電容C7、C8、C9正端分別與一二極管負(fù)極連接，二極管正極連接開 關(guān)電源電路及開態(tài)供電電路。其工作原理為在所述開關(guān)關(guān)閉的狀態(tài)下，磁保持繼電器處于復(fù)位狀態(tài)(負(fù)載不 工作)。首次上電，由開關(guān)電源電路通過二極管D8、D10、D9分別對電容C7、C8、C9進(jìn)行充 電，經(jīng)MCU控制電路上電延遲后，三個電容C7、C8、C9充滿電；當(dāng)開關(guān)信號有效即開關(guān)開啟 后，由MCU發(fā)出磁保持繼電器置位信號(ON為高電平)，使晶體管V2、V3導(dǎo)通，電容C7通過 繼電器置位線圈脈沖放電，繼電器置位，負(fù)載燈點亮，開關(guān)進(jìn)入延時工作狀態(tài)。延時過程中 由開態(tài)供電電路通過二極管D5、D6、D7分別對電容C7、C8、C9進(jìn)行充電，經(jīng)延時電容C7充 滿電。開關(guān)延時一段時間后，由MCU發(fā)出磁保持繼電器復(fù)位信號(OFF為高電平)，使晶體 管V4、V5導(dǎo)通，電容C8通過繼電器復(fù)位線圈繞組脈沖放電，繼電器復(fù)位，負(fù)載燈熄滅，開關(guān) 進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)第二次工作前，由MCU發(fā)出控制信號高電平使晶體管開關(guān)電路導(dǎo)通， 將電容C9電量釋放到電容C8(電容C9容量大于C8)，即在開關(guān)開啟前保證電容C8電量是 滿的，電量釋放控制時間很短(一般小于300ms)。電量釋放時間過后由MCU立即發(fā)出置位 磁保持繼電器信號，負(fù)載燈點亮并進(jìn)入延時。延時過程中重復(fù)第一次即由開態(tài)供電電路通 過二極管D5、D6、D7分別對電容C7、C8、C9進(jìn)行充電，經(jīng)延時電容C7充滿電。開關(guān)延時一 段時間后，由MCU發(fā)出磁保持繼電器復(fù)位信號(OFF為高電平)，使晶體管V4、V5導(dǎo)通，電容 C8通過繼電器復(fù)位線圈繞組脈沖放電，繼電器復(fù)位，負(fù)載燈熄滅，開關(guān)又進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。開 關(guān)第三次工作和以后每次工作都重復(fù)第二次工作過程。所述電路在開關(guān)關(guān)態(tài)，電容充電過程中，不會引起主回路負(fù)載燈具閃爍；且市電停 電后，能夠保證磁保持繼電器準(zhǔn)確復(fù)位，當(dāng)市電再來電不會造成負(fù)載燈具常亮，電能浪費。 上述驅(qū)動電路，在開關(guān)關(guān)態(tài)時，不采用開關(guān)電源電路，采用現(xiàn)有技術(shù)如常用的橋式 整流三極管穩(wěn)壓型電路同樣可以實現(xiàn)以上功能。以上磁保持繼電器為轉(zhuǎn)換型雙線圈雙端觸發(fā)型，該繼電器也可采用轉(zhuǎn)換型單線圈 單端觸發(fā)型或常閉型雙線圈雙端觸發(fā)型或單線圈單端觸發(fā)型。上述實施例僅為本實用新型的較佳的實施方式，除此之外，本實用新型還可以有 其他實現(xiàn)方式。也就是說，在沒有脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均應(yīng) 落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電子開關(guān)，包括輸入端與交流電源連接、輸出端與各功能電路均連接為各功能電路提供基礎(chǔ)電源的開關(guān)電源電路、用于為所述開關(guān)開態(tài)提供工作電壓的開態(tài)供電電路，信號處理及MCU控制電路，其特征在于還包括受控于信號處理及MCU控制電路的繼電器驅(qū)動電路，及與繼電器驅(qū)動電路連接、接于交流電源零線和火線之間控制用電回路通斷的磁保持繼電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于所述開關(guān)電源電路包括依次連接的 整流濾波單元、開關(guān)控制單元、變壓器單元及穩(wěn)壓輸出單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子開關(guān)，其特征在于所述開關(guān)控制單元包括晶體管VI，穩(wěn) 壓單元包括穩(wěn)壓管Z1，所述晶體管Vl基極通過電阻連接變壓器TRl原邊繞組同名端及整 流濾波單元輸出正端，集電極連接變壓器TRl原邊繞組非同名端，射極通過電阻、電容連接 整流濾波單元輸出負(fù)端；變壓器TRl副邊一繞組線圈同名端通過電容連接晶體管Vl基極， 非同名端連接整流濾波單元輸出負(fù)端；穩(wěn)壓管Zl兩端連接變壓器TRl另一副邊繞組線圈兩 端，Zl穩(wěn)壓端作為開關(guān)電源電路輸出端連接繼電器驅(qū)動電路、信號處理及MCU控制電路、開 態(tài)供電電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)，其特征在于所述穩(wěn)壓管Zl兩端并聯(lián)有電容C5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子開關(guān)，其特征在于所述晶體管Vl基極還連接有狀態(tài)切 換單元，所述狀態(tài)切換單元包括開關(guān)SW、串聯(lián)的電阻R4和二極管D4，所述開關(guān)SW公共端連 接整流濾波電路輸出正端，第一切換觸點懸空，第二切換觸點通過電容C6接整流濾波電路 輸出負(fù)端，同時連接二極管D3正極，通過二極管D3接晶體管Vl基極；電阻R4另一端連接 負(fù)載，二極管D4正極連接整流濾波電路輸出負(fù)端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子開關(guān)，其特征在于二極管D3負(fù)極通過電阻R3連接晶 體管Vl基極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子開關(guān)，其特征在于所述整流濾波電路包括整流橋，所述 整流橋輸入端(1)連接交流電源線L，輸入端(3)通過電容Cl、負(fù)載連接交流電源線N。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子開關(guān)，其特征在于所述繼電器驅(qū)動電路包括并聯(lián)于開 關(guān)電源電路輸出端與地之間的電容C7、C8、C9，所述電容C7、C8、C9正端同時連接開態(tài)供電 電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子開關(guān)，其特征在于所述繼電器驅(qū)動電路進(jìn)一步包括集 電極與繼電器線圈連接，射極分別連接電容C7、C8正極的晶體管V2、V4，所述晶體管V2、V4 基極分別通過電阻連接晶體管V3、V5集電極，晶體管V3、V5射極接地、基極通過電阻連接信 號處理及MCU控制電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子開關(guān)，其特征在于所述電容C7、C8、C9正端分別與 一二極管負(fù)極連接，二極管正極連接開關(guān)電源電路及開態(tài)供電電路。
專利摘要本實用新型涉及一種開關(guān)，具體是指一種二線制電子開關(guān)。所述電子開關(guān)包括與交流電源連接的開關(guān)電源電路、用于為所述開關(guān)開態(tài)提供工作電壓的開態(tài)供電電路、信號處理及MCU控制電路、受控于信號處理及MCU控制電路的繼電器驅(qū)動電路，及與繼電器驅(qū)動電路連接、連接于交流電源零線和火線之間控制用電回路通斷的磁保持繼電器；所述開關(guān)電源電路包括依次連接的整流濾波單元、開關(guān)控制單元、變壓器單元及穩(wěn)壓輸出單元。本實用新型創(chuàng)新性的將開關(guān)電源電路與磁保持繼電器結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)微功耗二線制電子開關(guān)帶節(jié)能燈和日光燈負(fù)載，利用開關(guān)電源電路寬電壓輸入的特點，保證了二線制電子開關(guān)的安全穩(wěn)定、可靠，延長電子開關(guān)的使用壽命。
文檔編號H03K17/22GK201629724SQ201020214059
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者陸正平 申請人:陸正平