一种交流电源单线取电电路的制作方法

1.本实用新型涉及智能家居、物联网技术等领域，特别是需要单线供电的智能设备。


背景技术：

2.随着信息技术的不断进步，第三次产业革命已经在我们身边悄无声息地进行着，物联网技术的普及，以及智能设备的大量应用，正在推动着这次产业革命进入千家万户。然而老旧的开关及控制电路已经不能满足我们的需求，不需要重新布线、直接简单替换、高效转换、绿色节能是我们的共同期待。市场上现有的单线取电电路成本过高、结构复杂、故障率高，然而本电路结构简单、构思巧妙、高效节能为需要单线供电的智能化设备提供了非常好的解决方案。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供了一种交流电源单线取电电路，通过利用双向可控硅的开关特性，分时取电达到能量高效转换的目的。
4.交流电源单线取电电路包括：
5.降压模块，所述降压模块的输入端串联于交流电源与受控设备之间，在开关模块关闭时，降压模块给控制模块供电；
6.控制模块，所述控制模块的供电输入端与所述降压模块的电压输出端连接，控制模块内部包括传感器检测电路和无线收发电路；
7.开关模块，所述开关模块内双向可控硅主电极串联于交流电源和受控设备之间，所述开关模块的信号输入端与所述控制模块的一个信号输出端相连接，由所述控制模块决定所述开关模块的开关状态；
8.整流模块，所述整流模块连接于开关模块和控制模块之间，在开关模块打开时整流模块转换电压给控制模块供电。
9.所述降压模块还包括整流单元和降压单元；
10.所述整流单元的输入端串联于交流电源输入端和受控设备输入端之间，所述整流单元的输出端连接于降压单元的输入端；
11.在一种可选的方式中，所述降压单元包括变压器、三极管、稳压二极管、整流二极管、线性光耦、电阻、电容，三极管的开关状态使得变压器内部电磁转换，稳压二极管与光耦等组成的负反馈网络，达到稳定输出电压的目的。
12.在一种可选的方式中，所述控制模块包括第三滤波电容、第一滤波电感、第七滤波电容、电压转换单元、第八滤波电容、mcu控制器、传感器检测电路和无线收发电路；
13.所述控制模块的供电电压连接于第三滤波电容，并经过第一滤波电感和第七滤波电容滤波，将高频分量滤除得到稳定的直流电压，通过电压转换单元进行降压，降压后通过第八滤波电容滤波，给mcu控制器、传感器检测电路和无线收发电路供电；
14.所述mcu控制器的一个或多个输出控制端可以分别与一个或多个所述开关模块输
入控制端相连接，从而可以控制多个所述受控设备。
15.所述开关模块包括双向可控硅、第一瞬态抑制二极管、电阻与过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器；
16.所述双向可控硅的控制端与第四电阻的一端和第一瞬态抑制二极管的一端相连，所述双向可控硅的第一主电极端与所述过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器的第一主电极端和受控设备的输入端连接；
17.所述双向可控硅的第二主电极端与所述交流电源的输入端连接；
18.所述第一瞬态抑制二极管的另一端与第三电阻连接，所述第三电阻与所述过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器的第二主电极端和所述整流单元的一个输入端连接；
19.所述过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器的输入阴极端与所述控制模块的负极连接，所述过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器的输入阳极端与所述第一电阻连接，所述第一电阻与所述控制模块的一控制输出端连接。
20.所述控制模块的输出控制端通过第一电阻连接于所述过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器的信号输入端。
21.本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供的交流电源单线取电电路，在开关模块关断时，控制模块的供电由降压模块提供，由于控制模块处于低功耗状态，因此对于受控设备的影响微乎其微，不会影响受控设备的关闭状态；在开关模块打开期间，基于双向可控硅的工作特性，在双向可控硅过零关断至双向可控硅再次打开期间整流模块工作并输出电压给控制模块供电，从而完成了取电方式的切换，提高了电源的利用率。
附图说明
22.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。
23.图1为本实用新型实施例提供的交流电源单线取电电路的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的交流电源单线取电电路的电路结构示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的智能开关的结构示意图，如图1所示，智能开关100串联于交流电源300和受控设备200之间。
27.具体地，智能开关100内部包括开关模块，所述开关模块串联于交流电源300和受控设备200之间，因此所述开关模块的开关状态可以决定受控设备与交流电源的连接状态。
28.智能开关100内部包括控制模块，所述控制模块与开关模块的信号状态可以决定开关模块的工作状态。
29.智能开关100内部包括降压模块，在开关模块关闭状态，降压模块工作，降压模块
输出电压给控制模块供电，完成一次取电。
30.智能开关100内部包括整流模块，在开关模块打开状态，整流模块工作，整流模块输出电压给控制模块供电，完成二次取电。
31.由于控制模块的输入供电电源的滤波电路足够满足上述两种供电模式之间的切换要求，因此智能开关100的交流电源单线取电电路才可以正常工作。
32.示例性的，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的一种交流电源单线取电电路的结构示意图，
33.开关模块20内部的双向可控硅u1、过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3、驱动电阻r3、瞬态抑制二极管t1、驱动电阻r4及驱动电阻r1构成了完整的双向可控硅驱动电路，由电路的工作特性可知：
34.1.当过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3输入得到启动信号后其内部光耦发光，零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3内部过零检测电路检测到交流电源过零时，u3内部双向可控硅将输出电压，输出电压随着交流电源电压的升高而升高，当此电压超过瞬态抑制二极管的承受电压，使瞬态抑制二极管雪崩导通，双向可控硅u1的驱动端g得到驱动电压，此时双向可控硅u1的主电极导通，实现受控设备功能上的打开；
35.2.反之，当过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3没有得到启动信号，则u3输出端处于断路状态，双向可控硅u1的驱动端得不到驱动电压，那么双向可控硅u1的主电极t1与t2两端处于断路状态，实现受控设备功能上的关闭；
36.过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3可选的型号为：moc3063s，其断态峰值电压可以达到600v，内置过零检测模块和双向可控硅，输出驱动能力强；
37.双向可控硅u1可选的型号为：bt136s，其断态峰值电压可以达到600v，可以用作无触点开关以快速接通或切断电路。
38.如图2所示，降压模块10包括整流单元b1和降压电路；
39.具体地，整流单元b1由全桥整流电路组成，整流单元b1的交流输入端串联于交流电源300和受控设备200之间，当开关模块20关断时，整流单元b1会输出电压给后面的降压电路供电，反之当开关模块20打开时，由于交流电源300的ac1端与受控设备200的ac2端之间电压很小不足以提供能量给整流单元b1以及后面的降压电路，降压电路不能工作。
40.在一实际应用中，降压电路由变压器t1、三极管q1、光耦u2、稳压二极管d1、整流二极管d2、d3以及电阻r5、r6、r8、r9以及电容c1、c2、c4、c5、c6组成，由图2可知其具体地连接关系，以上器件组成了完整地降压电源电路。高压交流电源经过全桥整流单元b1整流后由电阻r5和电容c1滤波为直流电源，稳压二极管d1、光耦u2、整流二极管d3以及电阻r6、r8、r9以及电容c4、c5、c6构成了三极管q1的驱动与反馈电路，三极管q1的导通与关闭使变压器t1各绕组之间电磁能量转换，变压器输出绕组经过二极管d2整流与电容c2滤波得到低压电源输出，完成一次取电。
41.一次取电是在开关模块关断的情况下进行的，此时智能开关处于低功耗状态，由于取电电路与受控设备串联，电源300以家用220v交流电为例，受控设备200以灯具为例，灯具内部会流过微小的电流，但是此电流不足以使灯具发光，使得一次取电过程满足人们对受控设备的使用需求。
42.降压电路的输出电压vc1与控制模块的vc1相连接，vc1经过电容c3和电感l1滤除
高频分量得到直流电压5v，再经过电压转换单元u4，得到稳定的3.3v供电电压，为mcu控制器以及传感器检测电路和无线收发电路供电。u4为低压差线性稳压器可选的型号为：me6215。
43.当mcu控制器收到传感器检测电路或无线收发电路的打开或关闭受控设备200的命令时，mcu控制器的信号输出端sw1输出高低电平，驱动u3打开或关闭。具体地，sw1端输出高电平时u3驱动u1使受控设备200打开，反之，当sw1端输出低电平时u3输出关断，u1主电极t1与t2断开使受控设备200关闭。
44.整流模块30包括全桥整流单元b2和电阻r2，全桥整流单元b2可选的型号为整流桥mb10f，电阻r2为限流电阻。具体地，当过零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3输入得到启动信号后其内部光耦发光，零相位双向晶闸管驱动光电耦合器u3内部过零检测电路检测到交流电源过零时输出电压，输出电压随着交流电源电压的升高而升高，当此电压没有超过瞬态抑制二极管的承受电压，则此输出电压经过整流单元b2整流，再经过r2电阻限流给c3充电，完成二次取电过程，继而当此输出电压超过瞬态抑制二极管的承受电压，使瞬态抑制二极管雪崩导通，双向可控硅u1的驱动端g得到驱动电压，此时双向可控硅u1的主电极导通，ac1与ac2处于短路状态，第二次取电过程结束，由此可知，交流电源不断地过零取电然后结束，使得二次取电过程可持续并且受控。这种二次取电的过程简单高效，对受控设备影响最小，满足人们对受控设备使用需求。
45.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。