专利名称：待机零功耗开关控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源开关装置，尤其是一种适用于电流消耗设备的控制主电源通 断的自动开关装置，用于关闭和启动系统的主电源，实现待机时的零功耗。
背景技术：
目前，电动调节的办公家具、病床、沙发、家用电器，以及工业电器设备的应用越来 越广泛。在某些情况下，我们将希望这类电动调节设备和主电源保持断开状态，这一方面可 以节省设备待机时所消耗掉的能量，例如系统中变压器待机时电能，另一方面可以避免在 一些特殊场合内产生电磁场，例如病房。最彻底的关断可以通过对设备安装主电源开关进 行手动关闭或直接将其电源插头从电网拨下来实现，但是，这要求在重新使用设备时必须 手动开启或插上电源插头。因此，最好是采用一种装置来自动关闭和启动设备的主电源，实 际使用中无须记住在需要关闭时手动操作主电源开关，也无须在调节时首先对主电源开关 进行手动操作。例如，可将该装置使用在电动调节高度的办公桌上，无需调节时，设备完全 从主电网上断开，实现待机时0功耗，一旦需要调节时设备时操作工作按钮就可以立即重 新建立电流供应，这就不需要专门手动接通主电源。类似的装置在已公布的文献中多处涉及。LINAK的W0001995023450A1、 W0002004019463A1、W0002007107157A1 和 DEWERT 的 DE9212599U1 均提到了一种主电源通断 的自动开关装置，通过一个可充电电容为自动开关装置的控制电路供电，由于充有电能的 电容本身具有轻微泄漏的特性，在系统长时间不使用的情况下，例如2 3周，电容中电能 会慢慢放光，导致系统失电系统无法启动，因此，系统中设置了一个为可充电电容充电的辅 助的电路部分。这些系统的缺陷在于，一旦系统的电源插头接上电网，这个辅助电路部分将 一直连接在主电源上的，长期或定期地为电容充电，因此辅助电路要消耗部分电能，不能实 现真正意义上的0功耗。另一个缺陷在于，某些场合下，如果需要在一个短时间内多次进行 运行一停止的切换时，主电源通断的开关装置也会随着每一次操作进行闭合一断开的动 作，这会减少开关的使用寿命。OKIN的EP0615667B2提到一种主电源通断的自动开关装置， 通过一个可充电电容为自动开关装置的控制电路供电，为防止电容上的电能在长时间不用 时慢慢放光，系统中设置了为电容充电的电池。并且系统在用于切断主电源的断电器上设 置了一个人工按钮，在电容和电池的电能都耗尽时，可通过人工按动这个按钮为可充电电 容充电，这个装置虽然能将系统彻底从电网上切断，但由于使用长效的电池和带有按钮继 电器，系统的会使成本增加，另一方面，主电源通断的开关装置也会随着每一次操作进行闭 合一断开的动作，这会减少开关的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种在不使用电池作为备用电源的情况下，克 服充电电路长期连接在电网上的缺陷，同时解决在短时间内多次进行运行一停止的切换 时，主电源通断的开关装置也会随着每一次操作进行闭合一断开的问题。
本发明所采用的技术方案为一种待机零功耗开关控制系统，用于电动调节民用 及工业上的电器设备，具有主电路和控制电路，所述的主电路前端设置有主电路开关，所述 的控制电路前端设置有控制电路开关，系统在待机状态下，启动电器设备的工作按钮，通过 控制电路开关驱动器触发控制电路开关闭合从而使得控制电路工作，再由控制电路驱动主 电路开关启动，从而使得主电路与主电源接通，实现电器设备的调节过程；完成调节过程 后，松开电器设备的工作按钮，控制电路开关也随即断开，控制电路停止工作，所述的主电 路开关经过延时后断开并使得主电路与主电源断开连接，系统重新回到待机状态。具体的说，本发明所述的主电路包括与主电源通断连接的主电路开关、主电路变 压器、主电路整流桥、滤波电容以及实现调节电器设备的H桥式开关与电机，所述的各部分 之间电连接。H桥式开关用来调节电机的正转或反转。所述的主电路开关为继电器或双向 可控硅。而所述的控制电路包括相互之间电连接的手动充电开关、控制电路变压器、控制 电路整流桥、滤波电容以及驱动主电路开关闭合或断开的主电路开关驱动器。所述的控制 电路开关为继电器或光电耦合器。进一步的说，为了防止在短时间内多次操作工作按钮时主电路开关在不停的进行 闭合和开启，所述的主电路与主电源接通后，主电源为主电路开关的驱动器供电，从而形成 一个自锁电路，如果没有其它装置的切断其供电回路，主电路不会断开。相应的，本发明在控制电路中还设置有一个延时断开装置，延时断开装置为三极 管或光电耦合器或继电器，所述的自锁电路的供电回路通过延时断开装置来延时切断，从 而使得主电路与主电源断开连接。这样，在松开工作按钮较长的一段时间后，延时断开装 置将自动切断主电路开关驱动器供电回路。本发明所述的延时断开装置的时间间隔是可调 的。此处时间间隔可调的定义为即可以由生产商按照用户的需求设定时间间隔，而用户 不可以自行的进行时间间隔的调整，也可以由用户自己按照需求随时的进行时间间隔的调 整。延时断开装置的时钟控制可由独立电路提供，但出于成本的考虑，延时断开装置的时钟 控制通常由执行器驱动芯片提供，无需另加元件。更进一步的说，本发明所述的电器设备的工作按钮连接有一个可充电电容，所述 的可充电电容在系统待机状态下提供所储存的电能启动控制电路开关。可充电电容通常选 用容量较大、泄漏极小的类型的电容，可确保系统3 4周不工作仍能正常启动。再进一步的说，为确保在初次接入电网及长时间不用时，充电电容上无电能或电 能不足时，系统仍能启动，在控制电路开关上并联有一个手动充电开关，按动一下，将直接 启动控制电路，从而启动主电路，主电路与主电源接通后为所述的可充电电容充电。此时系 统可以通过操作工作按钮正常地工作。出于安全的考虑，在这个系统的塑料外壳上与手动 充电开关对应的位置，设有绝缘手动按钮，确保操作者被安全隔离，手动按钮是在设计塑料 外壳时直接构造在外壳上的，不增加任何成本。本发明的有益效果是在一个主电源通断的自动开关装置中，主电路的前端设置 了主电路开关，该开关受控制电路中的驱动器控制，在系统不需使用时自动延时断开，使用 时自动闭合。在控制电路前端，设有一个控制电路开关，在系统不需使用时自动断开，使用 时自动闭合，从而实现待机时主电路、控制电路均不消耗电能，即零功耗；同时实现短时间 内多次操作系统时，主电源通断的开关仅需一次通断动作。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的优选实施例的电气原理图；图2是将图1中主电路的继电器替换为双向可控硅的电气原理图；图3是将图1中控制电路的光电耦合器替换为继电器的电气原理图。
具体实施例方式现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的 示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图1所示，虚线框I是主电路，1是主电源，2B和2C是主电路开关，此处选用继 电器，3是主电路变压器，4是主电路整流桥，5是主电路滤波电容，6是H桥式开关电路，由 单片机及外围元件构成的驱动模块8经总线25传送H桥式开关6的控制信号，使不同的桥 臂导通，分别实现电机7正向和反向运转。当开关20B闭合时，驱动模块8输出电机7正向 运转的信号，当开关21B闭合时，驱动模块8输出电机7反向运转的信号。虚框II是控制电路，其中9是手动充电开关，IOB是一个光电耦合器的开关，IOA 作为IOB的驱动器，当光电耦合器的发光极IOA通电时，光电耦合器的开关IOB导通。11是 控制电路变压器，12是控制电路整流桥，13是控制电路滤波电容，2A是继电器线圈，作为主 电路开关驱动器的2A通电时，继电器开关2B和2C闭合。主电路与主电源接通，驱动模块8 获得工作电压后，经时钟信号线14向三极管15传送触发电压，从而使三极管15导通。16 是充电电容，二极管17用来防止充电电容16上的电能泄漏。工作按钮18、19通过手按进 行操作。20A和21A是继电器线圈，继电器线圈20A通电时开关20B闭合，继电器线圈21A 通电时开关21B闭合。二极管22和23用来防止按下操作按钮19或20时两个继电器线圈 20A和21A同时通电。电阻24是光电耦合器的发光极IOA的限流电阻。当需要电机工作时，按下工作按钮18并保持，充电电容16上贮有的电能将经工作 按钮18、二极管22、光耦的发光极10A、限流电阻24导通，从而使光耦开关IOB导通，变压器 11开始开作，输出电压经整流桥12和滤波电容13整流滤波后，供给继电器线圈2A，从而使 主电路中的继电器开关2B和2C闭合。继电器开关2B和2C闭合后，主电源变压器3输出电压，经整流桥4和滤波电容5 整流滤波后，向H桥式开关电路6和驱动模块8提供工作电压。驱动模块8获得工作电压后，立即经时钟信号线14提供触发信号给三极管15使 其导通。这样，经整流桥4和滤波电容5整流滤波后的电压也同时给继电器线圈2A供电， 这个过程在极短的时间中完成。由于工作按钮18 —直保持受压导通状态，经整流桥4和滤波电容5整流滤波后的 电压经二极管17，工作按钮18向继电器线圈20A供电，使继电器开关20B闭合。同时，经整 流桥4和滤波电容5整流滤波后的电压还同时经二极管17给充电电容16充电，为下一次 操作做好准备。驱动模块8收到继电器开关20B闭合信号后，经总线25向H桥式开关电路6提供 驱动信号，使MOS管6A和6D导通，电机7正向运转。
松开工作按钮18，继电器线圈20A失电，继电器开关20B断开。继电器开关20B断 开后，驱动模块8内部的单片机扫描到对应引脚上电压的变化，内部程序立即停止给H桥式 开关电路6提供信号，电机7停转。但内部程序将延时一定时间再中断时钟信号线14上的 信号，例如20秒，因此，三极管15将保持导通状态一段时间。驱动模块8内部的单片机的延时中断是这样设计的一旦获得工作电压，在0. 3秒 内经时钟信号线14输出三极管15的触发电压，并同时扫描20B或21B是否闭合，如有任一 个闭合，驱动模块8则立即经总线25向H桥式开关电路6提供驱动信号，使电机7运转。如 没有，驱动模块8则在程序设定的时间之后停止向三极管15输出的触发电压信号。在单片 机中编写这样的信号处理程序是一种通用的共知技术。松开工作按钮18，光耦的发光极IOA无电流通过，光耦开关IOB关断，变压器12和 整流桥13将不再给继电器线圈2A供电。但由于经整流桥4和滤波电容5整流滤波后的电 压仍能经继电器线圈2A、三极管15导通，继电器线圈2A继续工作，继电器开关2B和2C仍 保持闭合。因此一旦继电器线圈2A导通，继电器开关2B和2C闭合后，主电路将实现自锁， 不会自动断开。直至延时时间至达后，三极管15关断，主电路与主电源才能被完全切断。在这个程序设定的延时时间内，继续操作工作按钮18或19，继电器开关2B和2C 不会重复闭合断开。因为继电器开关2B和2C上通过的是系统的主电流，主电流通常比较 高，这种设计的一个最明显的优势是可以有效延长开关的寿命，在一般情况下，这使得选用 成本相对较低的继电器成为可能。延时时间至达后，驱动模块8内部的单片机不再向三极管15提供触发电压，三极 管15关断，继电器线圈2A断电，继电器开关2B和2C将断开，这样整个主电路将被从主电 源上完全切断。并且，如前所述，由于光耦开关IOB在工作按钮松18开时就已经关断，控制 电路也被从主电源上完全断开，整个系统不消耗电能，实现真正意义上的零功耗。需要说明的是，此处用三极管15来作为延时开关，但也可用继电器或光电耦合器 来代替，这种替代的连接是一种共知的方法。按下工作按钮19，继电器线圈21A工作，继电器开关21B闭合，驱动模块8提供信 号经总线25向H桥式开关电路6提供驱动信号，驱动MOS管6B和6C导通，使电机7反向 运转。系统其它部分工作情况与按下工作按钮18时相同，此处不再做详细说明。松开工作按钮19，继电器线圈21A失电，继电器开关2IB断开。驱动模块8停止给 H桥式开关电路6提供信号，电机7停转。电路其它部分工作情况与松开工作按钮18时相 同。如果是初次使用或长时间未使用充电电容17完全放电，操作工作按钮18或者19 时，继电器线圈2A不能工作，因此系统无法启动。此时，只需按下手动充电开关9，变压器 11开始开作，输出电压经整流桥12和滤波电容13整流滤波后，供给继电器线圈2A，从而使 继电器开关2B和2C闭合，使主电路启动并自锁，这个过程在极短的时间中完成。之后，按 下工作按钮18或19，系统的工作过程与前面所述的相同，松开工作按钮18或19，系统的工 作过程也与前面所述的相同。虽然充电电容能电压可能无法持续四周以上的时间，但是，只需要进行一次快速 按动充电开关，这将使电容获得一次充电，确保电容最少能在三周内为有效地操作工作按 钮提供一次电能，并且获得一次自动充电，维持下一个3 4周内的至少一次的启动电能。
图2中，采用双向可控硅作为主电路的通断控制，26A是双向可控硅的控制极，26B 和26C是双向可控硅的开关极，当控制极26A导通后，开关极26B和26C闭合，电路工作原 理与图1相同。图3中，采用继电器作为控制电路的通断开关，27A继电器线圈，27B是继电器开 关，当控制极27A导通后，继电器开关27B闭合，电路工作原理与图1相同。应当注意的是，此发明的原理的控制部分并不限于与常规大型功率系统配合使 用，采用一个类似的主电源通断开关装置，可以有效地节省电量的消耗并防止在区域内产 生电场。以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式
，各种举例说明不对本发明的实 质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体 实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
权利要求
一种待机零功耗开关控制系统，用于电动调节民用及工业上的电器设备，其特征在于具有主电路(I)和控制电路(II)，所述的主电路(I)前端设置有主电路开关，所述的控制电路(II)前端设置有控制电路开关(10B)，系统在待机状态下，启动电器设备的工作按钮，通过控制电路开关驱动器(10A)触发控制电路开关(10B)闭合从而使得控制电路(II)工作，再由控制电路(II)驱动主电路开关启动，从而使得主电路(I)与主电源(1)接通，实现电器设备的调节过程；完成调节过程后，松开电器设备的工作按钮，控制电路开关(10B)也随即断开，控制电路(II)停止工作，所述的主电路开关经过延时后断开并使得主电路(I)与主电源(1)断开连接，系统重新回到待机状态。
2.如权利要求1所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的主电路(I)包 括与主电源(1)通断连接的主电路开关、主电路变压器(3)、主电路整流桥(4)、滤波电容 (5)以及实现调节电器设备的H桥式开关(6)与电机(7)，所述的各部分之间电连接。
3.如权利要求1或2所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的控制电 路(II)包括相互之间电连接的手动充电开关(9)、控制电路变压器(11)、控制电路整流桥 (12)、滤波电容(13)以及驱动主电路(I)开关闭合或断开的主电路开关驱动器(2A)。
4.如权利要求1或2所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的主电路(I) 与主电源(1)接通后，主电源(1)为主电路开关的驱动器(2A)供电，从而形成一个自锁电 路，所述的自锁电路的供电回路通过三极管或光电耦合器或继电器来延时切断，从而使得 主电路⑴与主电源⑴断开连接。
5.如权利要求1所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的电器设备的工 作按钮连接有一个可充电电容(16)，所述的可充电电容(16)在系统待机状态下提供所储 存的电能启动控制电路开关(IOB)。
6.如权利要求1、2或5所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的手动充 电开关(9)在控制电路开关(IOB)无法启动时直接启动控制电路(II)，从而启动主电路 (I)，主电路(I)与主电源(1)接通后为所述的可充电电容充电(16)。
7.如权利要求1所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的主电路开关为 继电器或双向可控硅。
8.如权利要求1所述的待机零功耗开关控制系统，其特征在于所述的控制电路开关 (IOB)为继电器或光电耦合器。
全文摘要
本发明涉及一种待机零功耗开关控制系统，用于电动调节民用及工业上的电器设备，是在一个主电源通断的自动开关装置中，主电路的前端设置了主电路开关，该开关受控制电路中的驱动器控制，在系统不需使用时自动延时断开，使用时自动闭合。在控制电路前端，设有一个控制电路开关，在系统不需使用时自动断开，使用时自动闭合，从而实现待机时主电路、控制电路均不消耗电能，即零功耗；同时实现短时间内多次操作系统时，主电源通断的开关仅需一次通断动作。
文档编号H03K17/78GK101963789SQ20101027122
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者周斌, 唐克勇, 姚步堂 申请人:常州市凯迪电器有限公司