一种单火线开关电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单火线开关电路。

背景技术：

如今的民用供电线路包括火线和零线，大部分用电设备与火线和零线连接从而在工作电压下工作。为了控制用电设备的打开与关闭，在用电设备的正极与火线之间往往设置有开关，这种传统的开关通常是机械开关，需要外力触发才能实现开闭。

现有多种电子开关，能通过接收电信号的方式实现对用电设备的控制。但这些电子开关本身是一种用电设备，往往需要连接在火线与零线之间才能正常工作。传统的机械开关设置在用电设备的正极与火线之间，如果直接将机械开关替换为电子开关，则在用电设备关闭时，电子开关也处于断电状态，无法正常接收并响应电信号。

可见，如何在用电设备不工作时正常控制用电设备，是本申请所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种单火线开关电路，用以解决现有技术中用电设备不工作时单火线开关无法正常控制用电设备的问题。

第一方面，提供了一种单火线开关电路，包括：第一供电单元、第二供电单元、信号处理单元、执行单元和用电单元；

所述第一供电单元的第一输入端与火线连通，所述第一供电单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连通，所述第一供电单元用于在所述执行单元的通断状态处于断开状态时向所述信号处理单元供电；

所述第二供电单元的第一输入端与所述火线连通，所述第二供电单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连通，所述第二供电单元用于在所述执行单元的通断状态处于导通状态时向所述信号处理单元供电；

所述信号处理单元用于根据接收到的控制信号向所述执行单元发送开关状态控制指令；

所述执行单元的输入端与所述火线连通，所述执行单元用于根据接收到的所述开关状态控制指令调整所述执行单元的通断状态；

所述用电单元的输入端与所述执行单元的第一输出端以及所述第一供电单元的第二输入端连通，所述用电单元的输出端与零线连通，用于在所述执行单元的通断状态处于导通状态时工作，在所述执行单元的通断状态处于断开状态时，使所述第一供电单元的第二输入端与所述零线的电位差等于所述用电单元不工作时所述用电单元的输入端与所述用电单元的输出端的电位差。

本申请提供的单火线开关电路中包括两个供电单元，分别用于在用电单元工作和不工作时向信号处理单元提供电能，保证信号处理单元在用电单元不工作的情况下也能接收控制信号，实现对用电单元的控制。本申请提供的电路中的执行单元能够根据信号处理单元发送的开关状态控制指令调整通断状态，通过调整通断状态控制用电单元是否工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的一种单火线开关电路的结构示意图之一；

图2是本实用新型的一种单火线开关电路的结构示意图之二；

图3是本实用新型的一种单火线开关电路的结构示意图之三；

图4是本实用新型的一种单火线开关电路中的电压转换单元电路示意图；

图5是本实用新型的一种单火线开关电路中的第二供电单元电路示意图；

图6是本实用新型的一种单火线开关电路中的第一供电单元电路示意图之一；

图7是本实用新型的一种单火线开关电路中的第一供电单元电路示意图之二；

图8是本实用新型的一种单火线开关电路中的执行单元电路示意图之一；

图9是本实用新型的一种单火线开关电路中的执行单元电路示意图之二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。本申请中附图编号仅用于区分方案中的各个步骤，不用于限定各个步骤的执行顺序，具体执行顺序以说明书中描述为准。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请提供一种单火线开关电路，如图1所示，包括：

第一供电单元11、第二供电单元12、信号处理单元13、执行单元14和用电单元15；

所述第一供电单元11的第一输入端与火线连通，所述第一供电单元11的输出端与所述信号处理单元15的输入端连通，所述第一供电单元11用于在所述执行单元14的通断状态处于断开状态时向所述信号处理单元13供电；

所述第二供电单元12的第一输入端与所述火线连通，所述第二供电单元12的输出端与所述信号处理单元13的输入端连通，所述第二供电单元12用于在所述执行单元14的通断状态处于导通状态时向所述信号处理单元13供电；

所述信号处理单元13用于根据接收到的控制信号向所述执行单元14发送开关状态控制指令(如图1中虚线所示)；

所述执行单元14的输入端与所述火线连通，所述执行单元14用于根据接收到的所述开关状态控制指令调整所述执行单元14的通断状态；

所述用电单元15的输入端与所述执行单元14的第一输出端以及所述第一供电单元11的第二输入端连通，所述用电单元15的输出端与零线连通，用于在所述执行单元14的通断状态处于导通状态时工作，在所述执行单元14的通断状态处于断开状态时使所述第一供电单元11的第二输入端与所述零线的电位差等于所述用电单元14不工作时所述用电单元14的输入端与所述用电单元14的输出端的电位差。

本申请提供的单火线开关电路中，第二供电单元具体可以为可控硅供电单元，执行单元中可以包括可控硅(siliconcontrolledrectifier，scr)，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。该执行单元通过调整可控硅的通断状态可以实现向用电单元供电或停止供电。

本申请提供的单火线开关电路中，在执行单元中的可控硅处于高阻态时，火线通过第一供电单元和用电单元与零线形成回路，实现对信号处理单元的供电，保证信号处理单元在用电单元不工作的状态下也能正常接收信号。本申请提供的单火线开关电路的待机电流小，用电单元可以包括低功率的发光二极管(lightemittingdiode，led)灯，荧光灯等。

另外，本申请提供的电路适用性广泛，传统的电路连接结构通常为“火线-开关-用电单元-零线”，其中“开关”不直接连接零线。针对这种传统的电路连接结构，直接针对原有的“开关”部分进行改造，即可将传统的电路连接结构改造为本申请提供的电路。

本申请提供的单火线开关电路中包括两个供电单元，分别用于在用电单元工作和不工作时向信号处理单元提供电能，保证信号处理单元在用电单元不工作的情况下也能接收控制信号，实现对用电单元的控制。本申请提供的电路中的执行单元能够根据信号处理单元发送的开关状态控制指令调整通断状态，通过调整通断状态控制用电单元是否工作。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，在所述执行单元14的通断状态处于导通状态时，所述执行单元14用于通过所述执行单元14的第一输出端降低所述第一供电单元11的输入电压，使所述第一供电单元11停止工作。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图2所示，所述执行单元14的第二输出端与所述第二供电单元12的第二输入端连通；

在所述执行单元14的通断状态处于断开状态时，所述执行单元14用于通过所述执行单元14的第二输出端降低所述第二供电单元12的输入电压，使所述第二供电单元12停止工作。

具体的，可以通过执行单元控制第二供电单元输入端断路的方式使第二供电单元停止工作。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图3所示，所述信号处理单元13，包括：电压转换单元131和无线信号处理单元132；

所述电压转换单元131的输入端与所述第一供电单元11的输出端以及所述第二供电单元12的输出端连通；

所述电压转换单元131的输出端用于向所述无线信号处理单元132提供符合所述无线信号处理单元132的工作电压的电能；

所述电压转换单元131用于在所述执行单元14的通断状态处于断开状态时将所述第一供电单元11供电的电压转换为所述无线信号处理单元132的工作电压，在所述执行单元14的通断状态处于导通状态时将所述第二供电单元12供电的电压转换为所述无线信号处理单元132的工作电压；

所述无线信号处理单元132的输入端与所述电压转换单元131的输出端连通，所述无线信号处理单元132用于在所述电压转换单元131提供的电能下接收控制信号，根据接收到的所述控制信号向所述执行单元14发送所述开关状态控制指令。

本身申请提供的电路中，在执行单元的通断状态为导通状态时，电压转换单元能将第二供电单元供电的电压转换为合适的电压，以供无线信号处理单元在正常的工作电压下工作。在执行单元的通断状态为断开状态时，电压转换单元能将第一供电单元供电的电压转化为合适的电压，以供无线信号处理单元在正常的工作电压下工作。实际上，第一供电单元提供给电压转换单元的电压与第二供电单元提供给电压转换单元的电压可以不同，电压转换单元可以根据实际情况进行电能电压转换。

本申请提供的电路中，无线信号处理单元可以包含处理芯片，由电压转换单元向处理芯片提供工作电能。无线信号处理单元还可以包括天线，用于接收控制信号，具体可以通过蓝牙、wifi、红外、nfc等各种无线方式接收控制信号。该控制信号可以包括动作指令，例如“开”、“关”。无线信号处理单元对接收到的控制信号进行处理后，通过向执行单元发送开关状态控制指令，用以控制执行单元的通断状态，进而控制用电单元是否工作。

另外，本申请提供的信号处理单元还可以包括按键、指示灯等。该按键可以为物理按键，具体可以用于控制信号处理单元的工作状态，或者，用于控制指示灯开关。该指示灯可以用于显示用电单元的工作状态，例如：在用电单元工作时该指示灯亮，在用电单元不工作时该指示灯灭。该指示灯能便于用户获知用电单元的工作状态，进而方便对用电单元进行控制。

实际应用中，用户可以通过遥控器、手机等电子设备向信号处理单元发送控制指令，从而实现对用电单元工作状态的控制。本申请提供的电路中能通过无线方式接收控制信号，基于接收到的控制信号对用电单元的工作状态进行控制，控制过程方便。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图4所示，所述电压转换单元131包括：转换芯片u8、电感l1、第二电容c2、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第十电容c10，第三电阻r3、第六电阻r6、第十三电阻r10、第十六电阻r16、第十七电阻r17；

所述转换芯片u8的第一端与所述第一供电单元11的输出端以及所述第二供电单元12的输出端连通，所述转换芯片u8的第二端与所述电感l1的第一端连通，所述转换芯片u8的第三端连通至第一参考地dgnd，所述转换芯片u8的第四端通过所述第十三电阻r13和所述第五电容c5的第一端连通，所述转换芯片u8的第五端通过所述第六电阻r6与所述所述转换芯片u8的第一端连通；所述转换芯片u8的第六端与所述第十六电阻r16的第一端连通；

所述第四电容c4的第一端与所述转换芯片u8的第一端连通，所述第四电容c4的第二端连通至所述第一参考地dgnd；

所述第五电容c5的第二端与所述电感l1的第一端连通；

所述电感l1的第二端与所述无线信号处理单元132的输入端连通；

所述第二电容c2的第一端与所述电感l1的第二端连通，所述第二电容c2的第二端连通至所述第一参考地dgnd；

所述第十电容c10的第一端与所述电感l1的第二端连通，所述第十电容c10的第二端连通至所述第一参考地dgnd；

所述第十六电阻r16的第二端与所述第十七电阻r17的第一端连通；

所述第三电阻r3的第一端与所述第十七电阻r17的第一端连通，所述第三电阻r3的第二端与所述电感l1的第二端连通；

所述第六电容c6的第一端与所述第十七电阻r17的第一端连通，所述第六电容r16的第二端与所述电感l1的第二端连通；

所述第十七电阻r17的第二端连通至所述第一参考地dgnd。

需要说明的是，在本申请提供的图4～图9中，二极管的正极在图中以“a”示出，二极管的负极在图中以“k”示出。

如图4所示，第一供电单元的输出端以及所述第二供电单元的输出端提供的电能的电压为图中vin。转换芯片u8的第一端即1管脚in，第二端即2管脚sw，第三端即3管脚gnd，第四端即4管脚bst，第五端即5管脚en，第六端即6管脚fb。图中示出的3.3v电压即提供至无线信号处理单元132的工作电压。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图5所示，所述第二供电单元12包括：整流桥u5和第一电容c1；

所述整流桥u5的第一输入端与所述执行单元14的可控硅光耦u2的第一端连通(参见图8)，所述整流桥u5的第二输入端与所述火线连通，所述整流桥u5的输出正极与所述信号处理单元13的输入端连通，所述整流桥u5的输出负极用于提供第一参考地dgnd；

在所述执行单元14的通断状态处于导通状态时，所述整流桥u5的输出正极用于向所述信号处理单元13提供电源电压；

所述第一电容c1的第一端与所述整流桥r5的输出正极连通，所述第一电容c1的第二端与所述整流桥r5的输出负极连通。

图5中示出的整流桥第一输入端即整流桥4管脚，该4管脚处的信号t0_m_2即执行单元中可控硅光耦6管脚处的信号(参见图8)。整流桥第二输入端即整流桥3管脚，较优的，在整流桥3管脚与火线之间还串联有保险丝。整流桥的输出正极即整流桥的1管脚，整流桥的输出负极即整流桥的2管脚。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图6所示，所述第一供电单元11包括：

电源芯片u4、隔离光耦u3、变压器t1、第五晶体二极管d5、第六晶体二极管d6、第十晶体二极管d10、第七电阻r7、第八电阻r8、第三电解电容c3、第八电容c8、第十二电容c12、第十六电容c16、第十四电解电容c14；

所述第八电容c8的第一端与所述用电单元15的输入端连通，所述第八电容c8的第二端与所述火线连通，所述第八电容c8的第二端用于提供第二参考地gnd；

所述变压器t1的第一输入端与所述第八电容c8的第一端连通，所述变压器t1的第一输出端与所述电源芯片u4的第四端连通，所述变压器t1的第二输入端连通至第一参考地dgnd，所述变压器t1的第二输出端与所述第五晶体二极管d5的正极连通，所述变压器t1的第三输出端与所述第六晶体二极管d6的正极连通，所述变压器t1的第三输入端连通至所述第二参考地gnd；

所述电源芯片u4的第一端与所述隔离光耦u3的第一导通端连通，所述电源芯片u4的第二端与所述隔离光耦u3的第二导通端连通；所述电源芯片u4可以为powerintegrations公司型号为lnk3202d的芯片。

所述第五晶体二极管d5的负极与所述隔离光耦u3的第一控制端连通；

所述第三电解电容c3的正极与所述隔离光耦u3的第一控制端连通，所述第三电解电容c3的负极连通至所述第一参考地dgnd；

所述第十六电容c16的第一端与所述隔离光耦u3的第一控制端连通，所述第十六电容c16的第二端连通至所述第一参考地dgnd；

所述第八电阻r8的第一端与所述隔离光耦u3的第一控制端连通，所述第八电阻r8的第二端与所述隔离光耦u3的第二控制端连通至所述第一参考地dgnd；

所述第十晶体二极管d10的正极与所述隔离光耦u3的第一控制端连通，所述第十晶体二极管d10的负极与所述信号处理单元13的输入端连通；

所述第六晶体二极管d6的负极与所述第十四电解电容c14的正极连通；

所述第十四电解电容c14的负极连通至所述第二参考地gnd；

所述第七电阻r7的第一端与所述电源芯片u4的第一端连通，所述第七电阻r7的第二端与所述第十四电解电容c14的正极连通；

所述第十二电容c12的第一端与所述电源芯片u4的第一端连通，所述第十二电容c12的第二端连通至所述第二参考地gnd。

在本申请提供的电路中，参见图6，上述变压器的第一输入端即变压器的4脚，变压器的第一输出端即变压器的3脚，变压器的第二输入端即变压器的7脚，变压器的第二输出端即变压器的8脚，变压器的第三输入端即变压器的2脚，变压器的第三输出端即变压器的1脚。

上述电源芯片的第一端即电源芯片的1管脚bp，电源芯片的第二端即电源芯片的2管脚fb，电源芯片的第四端即电源芯片的4管脚d。另外，电源芯片的5管脚、6管脚、7管脚和8管脚连接至第二参考地gnd。

上述隔离光耦的第一导通端即隔离光耦的4管脚，隔离光耦的第二导通端即隔离光耦的3管脚，第一控制端即隔离光耦的1管脚，第二控制端即隔离光耦的2管脚。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图7所示，所述第一供电单元11还包括：

第一整流二极管d1、第四整流二极管d4、第九稳压二极管d9、第十二电阻r12、第十五电阻r15；

所述第一整流二极管d1连接在所述第八电容c8的第二端与所述火线之间，所述第一整流二极管d1的正极连通至所述第一参考地dgnd，所述第一整流二极管d1的负极与所述火线连通；

所述第四整流二极管d4连接在所述用电单元15的输入端与所述第八电容c8的第一端之间，所述第四整流二极管d4的正极通过所述第十五电阻r15连通至所述用电单元15的输入端，所述第四整流二极管d4的负极与所述变压器t1的第一输入端连通；

所述第九稳压二极管d9的正极通过第十二电阻r12连通至所述第一参考地dgnd，所述第九稳压二极管d9的负极与所述隔离光耦u3的第二控制端连通。

如图7所示，在火线与上述第一供电单元之间还串联有保险丝f1，用以对电路实现电流和/或电压保护。本申请中上述稳压二极管能起稳定电压的作用。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图8所示，所述执行单元14包括：

可控硅q2、可控硅光耦u2、第四电阻r4、第五电阻r5；

所述可控硅光耦u2的第一端通过所述第四电阻r4与所述信号处理单元13的电压转换单元131连通(参见图4)，所述可控硅光耦u2的第二端与所述信号处理单元13的无线信号处理单元132连通，所述可控硅光耦u2的第一端和所述可控硅光耦u2的第二端用于接收所述信号处理单元13发送的所述开关状态控制指令，所述可控硅光耦u2的第四端与所述用电单元15的输入端连通，所述可控硅光耦u2的第六端与所述第二供电单元12的第二输入端连通；

所述可控硅q2的第一端与所述火线连通，所述可控硅q2的第二端与所述用电单元15的输入端连通；

所述第五电阻r5的第一端与所述可控硅q2的第一端连通，所述第五电阻r5的第二端与所述可控硅q2的第三端连通。

较优的，在上述可控硅q2的第一端与第二端之间还并联有压敏电阻rt2，用于针对雷击浪涌实现电路保护。上述可控硅的第一端即可控硅的1管脚，可控硅的第二端即可控硅的2管脚，可控硅的第三端即可控硅的3管脚。上述可控硅光耦的第二端接入开关状态控制指令relay1，该开关状态控制指令可以是由信号处理单元根据接收到的控制信号处理得到的。

上述可控硅光耦的第一端即可控硅光耦的1管脚，可控硅光耦的第二端即可控硅光耦的2管脚，可控硅光耦的第四端即可控硅光耦的4管脚，可控硅光耦的第六端即可控硅光耦的6管脚。较优的，在本申请提供的执行单元与火线之间还串联有保险丝。

基于上述实施例提供的单火线开关电路，较优的，如图9所示，所述执行单元14还包括：

连接在所述可控硅的第三端与所述可控硅光耦的第六端之间的第二稳压二极管d2和第三稳压二极管d3；

所述第二稳压二极管d2的负极与所述第三稳压二极管d3的负极连通，所述第二稳压二极管d2的正极与所述可控硅q3的第三端连通；

所述第三稳压二极管d3的正极与所述可控硅光耦u2的第六端连通。

本申请提供的上述执行单元中的第二稳压二极管d2和第三稳压二极管d3能起稳压作用，避免输入电压过大。

本申请提供的上述单火线开关电路中包括两个供电单元，分别用于在用电单元工作和不工作时向信号处理单元提供电能，保证信号处理单元在用电单元不工作的情况下也能接收控制信号，实现对用电单元的控制。本申请提供的电路中的执行单元能够根据信号处理单元发送的开关状态控制指令调整通断状态，通过调整通断状态控制用电单元是否工作。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。