单火闭态取电保护电路及智能开关的制作方法

本实用新型涉及智能设备技术，尤其涉及一种单火闭态取电保护电路及包括该保护电路的智能开关。

背景技术：

智能家居控制系统中，家电控制器(如灯光控制器)的供电方式需要零、火线的情况，新装修的用户通过布线可以解决这个问题，但是对于已经装修好的用户，只有一条火线到达控制器，面对这种用户的时候将无法正常使用。现在市面上的单火线产品并不多，尤其是当目前单火开关需要接入大功率容性负载时，在通电瞬间会出现几百安培的浪涌电流，瞬间的大电流会作用在继电器的小触点上，引起高温和触点物质转移，最终，经过多次的打火，会使得触点粘连，无法断开回路，造成故障。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种单火闭态取电保护电路及包括该保护电路的智能开关，其可解决现有技术中浪涌电流对于取电器件损坏的问题。

一种单火闭态取电保护电路，包括：抗浪涌保护电路、MOS取电电路、继电器及智能模块；所述抗浪涌保护电路与MOS取电电路并联连接，所述抗浪涌保护电路及MOS取电电路的两端分别与火线及智能模块电性相连；所述抗浪涌保护电路包括可控硅及光敏硅双向开关，所述可控硅的输入端与火线电性相连，输出端与所述继电器电性相连，控制端与所述光敏硅双向开关电性相连，所述光敏硅双向开关还与智能模块及MOS取电电路电性相连，所述继电器的输出端与与负载电性相连再接至零线。

作为上述技术方案的进一步改进，上述保护电路还包括稳压二极管及第一电阻，所述稳压二极管的负极与火线电性相连，正极通过所述第一电阻接地。

作为上述技术方案的进一步改进，所述稳压二极管的正极还与所述光敏硅双向开关电性相连，当所述继电器闭合时，所述稳压二极管被击穿，所述第一电阻的分压使所述光敏硅双向开关内红外发光二极管导通，从而触发所述可控硅导通，所述火线、可控硅、继电器及零线构成回路。

作为上述技术方案的进一步改进，上述保护电路还包括第一三极管及第二电阻，所述第一三极管的发射极与所述光敏硅双向开关电性相连，集电极接地，基板通过所述第二电阻接地并与所述智能模块的I/O端口电性相连，所述智能模块在浪涌电流完全泄放后，将所述I/O端口置为高压平从而使所述第一三极管截止、所述光敏硅双向开关即时断开、所述可控硅在输入电压过零点时截止。

作为上述技术方案的进一步改进，上述保护电路还包括运算放大器、第一MOS管、第二MOS管及第三电阻，所述运算放大器的同相端与所述第一电阻的输入端电性相连以从所述第一电阻取电压，所述运算放大器的输出引脚1经由所述第三电阻后分别与所述第一MOS管及第二MOS管的栅极电性相连，所述第一MOS管与第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与所述继电器电性相连，所述第二MOS管的漏极与所述火线电性相连。

此外，本实用新型实施例还提供一种智能开关，其包括：智能模块、开态取电电路、闭态取电电路及继电器，所述开态取电电路的及闭态取电电路的输入端与火线电性相连，输出端与所述继电器电性相连。

所述抗浪涌保护电路及MOS取电电路的两端分别与火线及所述智能模块电性相连；所述抗浪涌保护电路包括可控硅及光敏硅双向开关，所述可控硅的输入端与火线电性相连，输出端与所述继电器电性相连，控制端与所述光敏硅双向开关电性相连，所述光敏硅双向开关还与智能模块及MOS取电电路电性相连，所述继电器的输出端与零线电性相连。

作为上述智能开关的进一步改进，其还包括稳压二极管及第一电阻，所述稳压二极管的负极与火线电性相连，正极通过所述第一电阻接地。

作为上述智能开关的进一步改进，所述稳压二极管的正极还与所述光敏硅双向开关电性相连，当所述继电器闭合时，所述稳压二极管被击穿，所述第一电阻的分压使所述光敏硅双向开关内红外发光二极管导通，从而触发所述可控硅导通，所述火线、可控硅、继电器及零线构成回路。

作为上述智能开关的进一步改进，其还包括第一三极管及第二电阻，所述第一三极管的发射极与所述光敏硅双向开关电性相连，集电极接地，基极通过所述第二电阻接地并与所述智能模块的I/O端口电性相连，所述智能模块在浪涌电流完全泄放后，将所述I/O端口置为高压平从而使所述第一三极管截止、所述光敏硅双向开关即时断开、所述可控硅在输入电压过零点时截止。

作为上述智能开关的进一步改进，其还包括运算放大器、第一MOS管、第二MOS管及第三电阻，所述运算放大器的同相端与所述第一电阻的输入端电性相连以从所述第一电阻取电压，所述运算放大器的输出引脚1经由所述第三电阻后分别与所述第一MOS管及第二MOS管的栅极电性相连，所述第一MOS管与第二MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极与所述继电器电性相连，所述第二MOS管的漏极与所述火线电性相连。

根据上述技术方案，由于引入了可控硅抗浪涌保护电路，闭态取电瞬间启动保护以承受浪涌电流冲击，保护取电电路的器件不受损；而保护电路在承受浪涌冲击的同时，也可以进行取电，因此可以提供能量驱动智能模块工作；浪涌电流消失后关闭抗浪涌保护电路，由智能模块控制进入常态取电模式。

附图说明

图1为实施例1提供的智能开关的电路模块图。

图2为实施例1的智能开关闭态取电电路模块图。

图3为实施例1的闭态取电电路的电路图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参阅图1，实施例1提供一种智能开关。如图1所示，该智能开关的控制电路包括：智能模块10、开态取电电路11、闭态取电电路12、继电器开关电路13及负载14。可以理解的是，此处的智能开关是指所有开关类产品，包括单纯的智能开关、插座、排插等。

本实施例中，开态取电电路11及闭态取电电路12均用于提供电量给智能模块10，并由智能模块10通过控制继电器开关电路13的断开和闭合来进行闭态取电模式及开态取电模式的切换。当继电器闭合时，闭态取电电路12取电，开态取电电路11不工作，当继电器断开时，闭态取电电路12不工作，由开态取电电路11取电。开态取电电路11其输入端与L线(火线)连接，输出端与功率负载连接，再接至N线(零线)。

闭态取电电路12其输入端与L线连接，输出端与继电器连接，最后连接功率负载，再接至N线，闭态取电电路12包括MOS取电电路121及与该MOS取电电路121并联的抗浪涌保护电路122。在闭态取电电路12工作下，通过智能模块10控制抗浪涌保护电路122停止工作，以使MOS取电电路121正常工作。

智能模块10接收、发送无线信号与外界进行通信，并执行接收到的信号控制继电器的闭合、断开。该信号即是对继电器开关电路13进行闭合或断开的控制信号。

参阅图2，闭态取电电路12可包括：可控硅15及光敏硅双向开关16。可控硅15的输入端与火线电性相连，输出端与继电器电性相连，控制端与光敏硅双向开关16电性相连，光敏硅双向开关16还与智能模块10及MOS取电电路121电性相连，所述继电器的输出端与负载14电性相连后接至零线。

在继电器闭合时，光敏硅双向开关16在MOS取电电路121启动之前检测到信号，并驱动可控硅15导通，因此浪涌电流直接从L线、可控硅15、继电器、N线组成的回路泄放，由于可控硅15导通时阳极、阴极压降很小，故并联在它两端的MOS取电电路121电压无法满足启动条件，当浪涌电流泄放完成后，智能模块10输出使光敏硅双向开关16截止的信号，当光敏硅双向开关16截止时，可控硅15导通驱动信号消失，并截止，此时L线、MOS取电电路121、继电器、N线组成导通回路，使电路正常工作。

参阅图3，其为图2的所示的闭态取电电路12的一个具体的实施例的电路图。闭态取电电路12包括：稳压二极管D10，其负极与L线电性相连，正极经由第一电阻R6接地。稳压二极管D10的正极还与光敏硅双向开关16电性相连，当继电器闭合时，稳压二极管D10被击穿，第一电阻R6的分压使光敏硅双向开关16内红外发光二极管导通，从而触发可控硅15导通，火线、可控硅15、继电器及零线构成回路。

闭态取电电路12还包括第一三极管Q8，其发射极与光敏硅双向开关16电性相连，集电极接地，基极通过第二电阻R3接地并与智能模块10的I/O端口(CT3)电性相连；智能模块10在抗浪涌电流完全泄放后，将I/O端口(CT3)置为高压平从而使第一三极管Q8截止、光敏硅双向开关16即时断开、可控硅15在输入电压过零点时截止。

闭态取电电路121还包括运算放大器LM358、第一MOS管Q1、及第二MOS管Q3。运算放大器LM358的同相端与第一电阻R6的输入端电性相连以从第一电阻R6取电压，运算放大器LM358的输出引脚1经由第三电阻R7后分别与第一MOS管Q1及第二MOS管Q3的栅极电性相连，第一MOS管Q1与第二MOS管Q3的源极接地，第一MOS管Q1的漏极与继电器电性相连，第二MOS管Q3的漏极与L线电性相连。

闭态取电电路12还包括第二三极管Q4、第四电阻R8、第五电阻R14、及第六电阻R10。其中第二三极管Q4的发射极接地，集电极与第六电阻R10的第一端电性相连，基极与第四电阻R8的第二端电性相连，所述第四电阻R8的第一端与第三电阻R7的第一端、第五电阻R14的第二端电性相连，第五电阻R14的第一端接地。第六电阻R10的第一端与所述运算放大器LM358的反向端电性相连。所述运算放大器LM358的反向端还经由第七电阻R9与3.3V电源电性相连。

闭态取电电路121还可包括：第一电容C1、第二电容C2、瞬态抑制二极管D7、第一二极管D6、第二二极管D9及第三二极管D8。第一电容C1与所述第一电阻R6并联。第二电容C2的第二端接地，第一端与12V电源电性相连。瞬态抑制二极管D7的正极接地，负极与稳压二极管D10的负极相接。第一二极管D6的阴极与L线相接，阳极与第三二极管D8的阳极及第二MOS管Q3的漏极相接，第二二极管D9的阴极与第一二极管D6的阳极相接，阳极与12V电源相接。

闭态取电电路还可包括：第七电阻R1、第八电阻R2及金属氧化物压敏电阻MOV，第七电阻R1的第一端与L线及可控硅15的输入端(2)相接，第二端与光敏硅双向开关16的引脚6相接。第八电阻R2的第一端与可控硅15的输出端(3)相接，第二端与可控硅15的控制端(1)及光敏硅双向开关16的引脚4相接。金属氧化物压敏电阻MOV的两端分别与L线及继电器相接。

上述的闭态取电电路的工作流程如下：

当继电器闭合后，由于L线电压高于12V后击穿12V稳压二极管D10，并分压于第一电阻R6，当第一电阻R6电压达到光电耦合器U6内部砷化镓红外发光二极管导通压降时，触发可控硅15导通，电流从L线、可控硅15、继电器、N线组成的回路泄放。此时第一电阻R6失去电流回路，导致压降马上下跌，低于光电耦合器U6导通压降后，可控硅15控制极失去导通必要条件，在L线电压过零点时截止，从而电压又开始加载在稳压二极管D10、第一电阻R6通路上，击穿稳压二极管D10后再第一电阻R6上形成电压，如此循环往复。

在抗浪涌保护电路122启动并保证浪涌电流完全泄放后，智能模块10将其I/O端口CT3置为高电平，使PNP三极管Q8截止，光电耦合器U6截止并使光敏硅双向开关16即时断开，可控硅15控制极失去导通压降，在输入电压过零点时截止。可控硅15截止后输入电压击穿稳压二极管D10并在第一电阻R6上分压，由于运算放大器LM358同相端在第一电阻R6上取电压，当运算放大器LM358的同相端电压高于反向电压时，运算放大器LM358输出引脚1输出高电平并接至第一MOS管Q1、第二MOS管Q3的栅极，使第一MOS管Q1、第二MOS管Q3同时导通，此时L线、MOS管、继电器形成唯一电流回路，第一电阻R6电压下跌并最终使运算放大器LM358同相端电压低于反向端电压，从而运算放大器LM358输出引脚1输出低电平使第一MOS管Q1及第二MOS管Q3截止，L线电压转而击穿稳压二极管D10后加载在第一电阻R6上再次使运算放大器LM358同相端电压高于反向端，输出引脚1输出高电平后再次使第一MOS管Q1、第二MOS管Q3导通，如此循环往复。

根据以上的技术方案，由于引入了可控硅抗浪涌保护电路，闭态取电瞬间启动保护以承受浪涌电流冲击，保护取电电路的器件不受损；而保护电路在承受浪涌冲击的同时，也可以进行取电，因此可以提供能量驱动智能模块工作；浪涌电流消失后关闭抗浪涌保护电路，由智能模块控制进入常态取电模式。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。