一种继电器过零触发开关电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路技术，具体地说是一种有效提升继电器开关容性和感性负载寿命的过零触发电路，继电器在过零点打开，减少了对负载用电器的冲击，同时减少大电流脉冲及电磁干扰对电网的污染。
【背景技术】
[0002]图1是现在市面上大部分继电器开关所采用的电路，ACIN_L& ACIN_N输入AC220V电压，ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压，C4为电容降压电容，Rl I为C4残留电压泄放电阻，R13为限流电阻，Dl桥式整流，Zl稳压二极管EC2滤波电容，Ul稳压IC将12V电压稳压到3V提供给单片机工作电压，Q2为继电器驱动晶体管，单片机的3脚输出高电平时继电器打开。首先，现有的继电器开关待机有一定的功耗，影响开关使用寿命和能源浪费。待机功耗取决于串联在电容后面的Z1、U1并联负载。由于Ul及单片机U2消耗的电流小于3m A则剩下的电流将在Zl上消耗掉，所以消耗在Zl上待机功耗Wz=UI=12x0.032=0.38W。另外，如图2、图3所示的现有继电器开关采用的带容性和带感性开关负载电路，由于继电器开关的使用是随机的，其打开或关闭可能会在交流电正弦波脉冲的波峰值或波谷值的附近，瞬间产生的较大的电流和高电压，从而影响继电器开关的使用寿命，继电器触点在触发2000次左右损坏粘连。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种继电器过零触发开关电路，主要是通过延时检测电路和过零检测电路，将继电器延时校准存储于U3中，单片机U2接收过零检测电路检测过零信号，从而控制继电器在交流电正弦波电流脉冲的过零点触发打开或关闭电路，从而减少继电器开关的损耗，实现电路开关使用寿命更长，开关触发次数可达10万次以上。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L&ACIN_N端输入AC220V电压，继电器RELl控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征是，还包括降压电路、稳压电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中，降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SWl和LEDl，单片机U2同时还连接延时校准检测电路和过零检测电路，从而控制继电器开关RELl过零触发及电路输出。
[0005]所述降压电路包括串联电阻(R3、R5、R10、R11)、并联电阻(R4、R13)、串联电阻(R3、R5、R10、Rll)连接电容C4，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路，电阻R4和R13 一端连接桥式整流器Dl的2脚，同时桥式整流器Dl的I脚连接电容C2和共模环形电感TRANl，电容C2和共模环形电感TRANl组成共模抑制电路，共模环形电感TRANl的4脚连接继电器开关RELl的I脚，减小继电器开关负载时脉冲噪声对单片机控制电路的影响。
[0006]所述稳压电路由稳压管(Z1、Z2、Z3 )、滤波电容(EC2、EC3 )、电阻(Rl、R2、R6、R8、R12、R14、R15、R17、R19)、NPN 三极管(Q2、Q3、Q6)、PNP 三极管(Ql、Q4、Q5)和稳压芯片 Ul连接组成，所述降压电路连接继电器开关RELl，继电器开关RELl连接稳压电路，稳压电路与单片机U2相连接。Z1、EC2为继电器打开时提供稳定15V电压，Z3和Q5等为继电器打开后提供1V维持电压；Z2、EC3为模块电路及LED指示灯等提供稳压3.9V电压；EC3为低压3.9V滤波电容，EC2为继电器线圈电压滤波电容减小继电器打开时电压的纹波。
[0007]所述延时校准检测电路由整流二极管D2、电阻R7、R22、R23、电容C6、NPN三极管Q8连接组成，所述延时校检测电路还通过单片机U2连接一存储芯片U3，用于存储继电器开关延时时序参数，存储芯片U3同时还连接单片机U2。
[0008]所述过零检测电路由整流二极管D3、电阻(R18、R20、R21)、电容C5、NPN三极管Q7连接组成，过零检测电路检测输入AC交流正弦波上半周信号转变成低压电压脉冲信号，过零检测电路同时连接单片机U2，反馈过零信号，实现控制继电器开关RELl过零触发。
[0009]利用本实用新型的继电器过零触发开关电路，有效地减少继电器开关的发热和损耗，延长继电器的使用寿命，传统电路继电器开关在2000次左右即触点基本损坏，而本实用新型的过零触发控制电路，实现继电器开关使用可达到10万次以上；由于继电器在过零点打开，减少了对负载用电器的冲击，同时减少大电流脉冲及电磁干扰对电网的污染；利用高于继电器工作电压加速打开继电器减少继电器触点在打开时产生振荡延长了继电器触点寿命；较工作电压低的继电器维持电压有效地降低了继电器在打开时本体线圈的功耗及发热；串联式稳压待机功耗小器件发热温升小，220VAC/50HZ时待机功耗计算:容抗Z=I/(2 Π fc)=l/(2x3.14x50x0.47x10-6) =6.78Kohm 提供电流 I= U/R=220/6.78=32mA;因为待机时Ql在导通状态Zl两端电压为零不消耗功率，所以消耗在Z2上的总待机功耗约Wz=UI=3.9x0.032=0.125W ;实测在0.12-0.14W范围内；由于Z2两端的电压低所以转换成的热量也低温升也就很小，实测温升在5度左右(长时间工作2小时后比环境温度高5度)；整机待机功耗仪器实测在0.3-0.5W。不易烧残留电压泄放电阻，C4残留电压泄放电阻由三个电阻R5、R10、R11串联，正常工作时三个电阻端电压220x1.41-4.3x1.41 ~ 304V，这个电压落在R5两端为39V、RlO两端为86V、Rll两端为178V，由三个电阻分配了压降所以不易因端电压高而产生打火烧坏。
【附图说明】
[0010]图1为现有传统继电器开关电路图。
[0011]图2为现有传统继电器开关电路带容性负载等效电路。
[0012]图3为现有传统继电器开关电路带感性负载等效电路。
[0013]图4为本实用新型继电器过零触发开关电路。
[0014]图5为继电器延时校准及继电器正常工作时打开和关闭时序信号输出图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0016]请参照附图4、图5，一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L&ACIN_N端输入AC220V电压，继电器RELl控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征是，还包括降压电路、稳压电路、延时校准检测电路和过零检测电路，其中，降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SWl和LEDl，单片机U2同时还连接延时校准检测电路和过零检测电路，从而控制继电器开关RELl过零触发及电路输出。
[0017]降压电路包括串联电阻(1?3、1?5、1?10、1?11)、并联电阻(1?4、1?13)、串联电阻(1?3、1?5、RlO、Rll)连接电容C4，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路，电阻R4和Rl3 —端连接桥式整流器Dl的2脚，同时桥式整流器Dl的I脚连接电容C2和共模环形电感TRAN1，电容C2和共模环形电感TRANl组成共模抑制电路，共模环形电感TRANl的4脚连接继电器开关RELl的I脚，减小继电器开关负载时脉冲噪声对单片机U2控制电路的影响。
[0018]稳压电路由稳压管(Zl、Z2、Z3)、滤波电容(EC2、EC3)、电阻(Rl、R2、R6、R8、R12、R14、R15、R17、R19)、NPN 三极管(Q2、Q3、Q6)、PNP 三极管(Ql、Q4、Q5)和稳压芯片 Ul 连接组成，所述降压电路连