一種用於二線製電子開關的供電電路
發布時間:2008-09-28 來源:中國IC
中心論題:
- 二線製開關采用關態供電電路和開態供電電路取電。
- 新電路有效解決了負載燈具閃爍的問題。
- 此電路的工作原理和實現方式
- 增加控製單元控製關態供電單元。
- 保證控製單元有足夠低的靜態功耗。
- 控製單元的電流控製輸出端口與瞬態電流控製電路的電流控製輸入端口相接
目前,二線製(無零線輸入)電子牆壁開關除供電電路之外的其它電路(如控製電路、驅動元件等)的供電,大多采用在開關關閉時由關態供電電路在電力線路的電壓回路中取電的方法(即關態供電方法,其電路稱為關態供電電路),以及在開關開啟時,由開態供電電路在電力線路的電流回路中取電的供電方法(即開態供電方法,其電路稱為開態供電電路)。關guan態tai供gong電dian方fang法fa一yi般ban采cai用yong阻zu容rong降jiang壓ya整zheng流liu濾lv波bo或huo變bian壓ya器qi降jiang壓ya整zheng流liu濾lv波bo,當dang開kai關guan關guan閉bi時shi,由you於yu開kai關guan的de控kong製zhi電dian路lu需xu要yao維wei持chi正zheng常chang待dai機ji工gong作zuo,會hui消xiao耗hao較jiao小xiao的de功gong率lv,而er在zai開kai關guan開kai啟qi的de瞬shun間jian,開kai關guan消xiao耗hao較jiao大da的de功gong率lv,用yong繼ji電dian器qi作zuo為wei開kai關guan的de驅qu動dong元yuan件jian更geng是shi如ru此ci。即ji使shi控kong製zhi電dian路lu及ji微wei控kong製zhi器qi在zai開kai關guan關guan閉bi時shi的de待dai機ji功gong耗hao很hen低di,為wei了le保bao證zheng開kai關guan的de正zheng常chang開kai啟qi,需xu要yao較jiao大da的de關guan態tai供gong電dian電dian流liu,大da於yu等deng於yu開kai關guan的de最zui大da工gong作zuo電dian流liu,否fou則ze,開kai關guan開kai啟qi的de瞬shun間jian電dian壓ya迅xun速su下xia降jiang,使shi得de控kong製zhi電dian路lu不bu能neng繼ji續xu正zheng常chang工gong作zuo。因yin此ci,在zai開kai關guan關guan閉bi時shi仍reng有you較jiao大da的de待dai機ji電dian流liu流liu過guo開kai關guan,當dang負fu載zai為wei節jie能neng燈deng或huo日ri光guang燈deng時shi,燈deng具ju會hui發fa生sheng閃shan爍shuo現xian象xiang。為wei了le不bu使shi燈deng具ju閃shan爍shuo,有you的de采cai用yong在zai負fu載zai兩liang端duan並bing聯lian阻zu容rong元yuan件jian作zuo為wei負fu載zai連lian接jie器qi的de方fang法fa,這zhe就jiu增zeng加jia了le安an裝zhuang難nan度du,使shi電dian子zi開kai關guan難nan以yi推tui廣guang。
jiyuyishangwenti,benwentigongleyizhongyongyuerxianzhidianzikaiguandegongdiandianlu,zaikaiguanguanbishigeikongzhidianlutigonghenxiaodedianliu,yongyiweichidaijigongzuo,kaiguankaiqideshunjian,xianyoukongzhidanyuankongzhiguantaigongdiandanyuan,tigongjiaodadegongzuodianliugeikongzhidanyuanhequdongyuanjian,shikaiguankaiqi,ranhouzhuanrukaitaigongdianzhuangtai。dangkaiguanguanbishi,kongzhidanyuankongzhiguantaigongdiandanyuantiqianjinrudadianliugongzuozhuangtai,xunsubuchongkaiguanguanbishunjiankongzhidanyuanhequdongyuanjianxiaohaodegonglv,shidianyuanlvbodianrongliangduandedianyaweichizaiedingzhi。youxiaodijiejuelefuzaidengjushanshuodewenti。
供電電路如圖1所示,包括開態供電單元、guantaigongdiandanyuanjiwenyalvbodanyuan,qitezhengzaiyu,guantaigongdiandanyuanhaibaokuoshuntaidianliukongzhidianlu,kaiguankaiqideshunjian,xianyoukongzhidanyuandekongzhiduankoufachukongzhi 信(xin)號(hao)給(gei)與(yu)其(qi)相(xiang)連(lian)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu),瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)通(tong)過(guo)穩(wen)壓(ya)濾(lv)波(bo)單(dan)元(yuan)提(ti)供(gong)較(jiao)大(da)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)給(gei)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)和(he)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian),再(zai)由(you)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)控(kong)製(zhi)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian),使(shi)開(kai)關(guan)開(kai)啟(qi),轉(zhuan)入(ru)開(kai)態(tai)供(gong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)。當(dang)開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)時(shi),控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)控(kong)製(zhi)關(guan)態(tai)供(gong)電(dian)單(dan)元(yuan)提(ti)前(qian)進(jin)入(ru)大(da)電(dian)流(liu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai),迅(xun)速(su)補(bu)充(chong)開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)瞬(shun)間(jian)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)和(he)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv),使(shi)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)維(wei)持(chi)在(zai)額(e)定(ding)值(zhi),然(ran)後(hou),瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)維(wei)持(chi)很(hen)低(di)的(de)電(dian)流(liu),供(gong)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)進(jin)入(ru)休(xiu)眠(mian)待(dai)機(ji)狀(zhuang)態(tai)時(shi)使(shi)用(yong)。

該供電電路與現有技術相比具有以下優點:隻(zhi)要(yao)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)保(bao)證(zheng)有(you)足(zu)夠(gou)低(di)的(de)靜(jing)態(tai)功(gong)耗(hao),就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu),既(ji)能(neng)把(ba)開(kai)關(guan)的(de)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)在(zai)最(zui)低(di)限(xian)度(du),以(yi)維(wei)持(chi)開(kai)關(guan)係(xi)統(tong)進(jin)入(ru)休(xiu)眠(mian)待(dai)機(ji)狀(zhuang)態(tai),又(you)能(neng)在(zai)開(kai)關(guan)開(kai)啟(qi)瞬(shun)間(jian)提(ti)供(gong)充(chong)足(zu)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)給(gei)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)和(he)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian),使(shi)開(kai)關(guan)準(zhun)確(que)開(kai)啟(qi),解(jie)決(jue)了(le)負(fu)載(zai)燈(deng)具(ju)閃(shan)爍(shuo)的(de)問(wen)題(ti)。而(er)且(qie),不(bu)用(yong)安(an)裝(zhuang)負(fu)載(zai)阻(zu)容(rong)元(yuan)件(jian),可(ke)直(zhi)接(jie)替(ti)換(huan)普(pu)通(tong)開(kai)關(guan),適(shi)合(he)各(ge)種(zhong)燈(deng)具(ju)使(shi)用(yong),使(shi)二(er)線(xian)製(zhi)電(dian)子(zi)開(kai)關(guan)的(de)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。
工作原理及實現方式
圖1中,AC/DC轉換電路可采用常用的阻容降壓、整流方式進行電壓轉換,可用全波整流,也可用半波整流。AC/DC轉換電路的輸出端接瞬態電流控製電路的輸入端IN。瞬態電流控製電路的輸出端(關態供電單元的輸出端)OUT和開態供電單元的輸出端均與穩壓濾波單元的VCC連接。經穩壓濾波單元輸出的穩定直流電壓VCC加在與其連接的電流控製輸入端口。控製單元的電流控製輸出端口與瞬態電流控製電路的電流控製輸入端口Ctrl連接。
瞬態電流控製電路包括R1~R4、場效應管Q1和Q2、電容C1、二極管D1;二極管D1的正極作為瞬態電流控製電路的輸入端IN,負極與Q1的漏極和R1的一端連接;Q1的源極與R3的一端連接,R3的另一端與R4的一端連接,形成瞬態電流控製電路的輸出端口OUT。Q1的柵極與R2連接,R2的另一端與R1的另一端及Q2的漏極連接;Q2的柵極與R4的另一端及C1的一端連接,並作為瞬態電流控製電路的電流控製輸入端口Ctrl;Q2的源極與C1的另一端連接,形成公共地,並與開關各單元的直流公共地連接。
當開關處於關閉狀態時,L、N兩端加220V交流電壓的瞬間,Q2截止,Q1通過電阻R1、R2獲得較高的柵極電壓,處於充分導通狀態,有大電流流過Q1的源極,經分壓限流電阻R3送到穩壓濾波單元,穩壓濾波單元中的電容同時起到了存儲電能的作用,經穩壓濾波使係統獲得工作電壓VCC。在瞬態電流控製電路的OUT端口,電壓升高的同時,Q2的柵極經R4獲得電壓而導通,Q1的柵極電壓隨之降低,當OUT端口電壓升高到VCC後,Q1的柵極獲得較低的電壓而處於低導通狀態,隻要控製單元的靜態功耗足夠低,Q1處於低導通狀態時,係統仍能夠將工作電壓穩定在額定值。
開關開啟時,先由控製單元的控製端口輸出一個低電平給與其連接的瞬態電流控製電路的電流輸入端口Ctrl,輸入到Q2的柵極,Q2截止,Q1由R1、R2獲huo得de較jiao高gao的de柵zha極ji電dian壓ya而er充chong分fen導dao通tong,瞬shun態tai電dian流liu控kong製zhi電dian路lu在zai瞬shun間jian經jing過guo穩wen壓ya濾lv波bo單dan元yuan,給gei控kong製zhi單dan元yuan和he驅qu動dong元yuan件jian提ti供gong較jiao大da的de工gong作zuo電dian流liu,再zai由you控kong製zhi單dan元yuan控kong製zhi驅qu動dong元yuan件jian,使shi開kai關guan開kai啟qi,轉zhuan入ru開kai態tai供gong電dian狀zhuang態tai。此ci時shi,關guan態tai供gong電dian電dian路lu失shi去qu電dian壓ya,停ting止zhi工gong作zuo,控kong製zhi單dan元yuan的de控kong製zhi端duan口kou經jing上shang拉la電dian阻zuR4獲得高電平,也可以由控製單元將其轉換為低電平,為開關關閉瞬間提供大電流供電提前做好準備。
開關關閉時,先由控製單元的控製端口輸出一個低電平(或如上所述,關閉前保持為低電平狀態)給與其連接的瞬態電流控製電路的電流控製輸入端口Ctrl,開關關閉的瞬間,瞬態電流控製電路的輸入端獲得電壓和電流,Q2截止,Q1由R1、R2獲(huo)得(de)較(jiao)高(gao)的(de)柵(zha)極(ji)電(dian)壓(ya)而(er)充(chong)分(fen)導(dao)通(tong),使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)增(zeng)加(jia)。瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)在(zai)瞬(shun)間(jian)可(ke)給(gei)穩(wen)壓(ya)濾(lv)波(bo)單(dan)元(yuan)和(he)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)提(ti)供(gong)較(jiao)大(da)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu),迅(xun)速(su)補(bu)充(chong)開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)瞬(shun)間(jian)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)和(he)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv),以(yi)及(ji)開(kai)關(guan)由(you)開(kai)啟(qi)到(dao)關(guan)閉(bi)瞬(shun)間(jian)所(suo)消(xiao)耗(hao)的(de)穩(wen)壓(ya)濾(lv)波(bo)單(dan)元(yuan)中(zhong)電(dian)容(rong)器(qi)所(suo)存(cun)儲(chu)的(de)電(dian)能(neng),使(shi)穩(wen)壓(ya)濾(lv)波(bo)單(dan)元(yuan)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)維(wei)持(chi)在(zai)額(e)定(ding)值(zhi)。然(ran)後(hou),控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)的(de)控(kong)製(zhi)端(duan)口(kou)輸(shu)出(chu)高(gao)電(dian)平(ping)給(gei)與(yu)其(qi)連(lian)接(jie)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)輸(shu)入(ru)端(duan)口(kou)Ctrl,Q2導通,Q1處於低導通狀態,瞬態電流控製電路維持很低的電流,供控製單元進入休眠待機狀態使用。
該電路能夠在負載燈具關閉後為係統提供微弱的電流,而不使負載燈具閃爍,又能在開燈瞬間為係統提供足夠大的啟動電流。
結語
在實際應用過程中驗證了該電路的合理性,工作穩定可靠,有效地解決了電子開關中負載燈具閃爍的問題。
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