隔离控制低待机功耗电子式单火线开关.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010149772.7 (22)申请日 2020.03.06 (71)申请人 杭州博睿电子科技有限公司 地址 311203 浙江省杭州市萧山区蜀山街 道万源路1号 (72)发明人 李积明武俊灿李加文 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 许可唯 (51)Int.Cl. H02M 7/04(2006.01) H02M 3/335(2006.01) H02M 1/44(2007.01) (54)发明名称 一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开。

2、 关 (57)摘要 本发明公开了一种包含了AC-DC低待机功耗 高频隔离式开关电源的电子式单火线开关， 可以 将AC输入输出和低压直流电路进行电气隔离， 从 而使控制电路的参考地线与AC输入输出的主功 率部分实现有效的电气隔离， 并使得关灯时的静 态待机功耗可以控制在10毫瓦以内， 接近于零功 耗， 从而兼容更多的低功率LED灯具或负载。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 111181419 A 2020.05.19 CN 111181419 A 1.一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 包括AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源、 驱动电路、 主功率电子开关电路；。

3、 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源包括输入整流滤波电路、 隔离高频变压器、 低待机功耗PWM高频转换芯片、 隔离光电耦合器、 输出低压整流滤波电路、 VCC基准电压形成 电路、 输出电压反馈电路； 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源火线输入端与主功率电路的火线输入端相 连， 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源火线输出端与主功率电路的火线输出端相 连， 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源基准电压输出端与驱动电路相连， 所述AC- DC低待机功耗高频隔离式开关电源通过给驱动电路供电， 来控制主功率电子开关， 且在关 灯状态下处于低功耗待机状态。 2.根据权利要求1。

4、所述一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 所述 低待机功耗PWM高频转换芯片， 采用极低待机功耗高效率的内置功率管和占空比控制的复 合型IC芯片。 3. 根据权利要求1所述一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 所 述隔离高频变压器的原边接地GND1与所述隔离光电耦合器副边的接地GND1相连, 所述隔 离光电耦合器的副边与低待机功耗PWM高频转换芯片的相连， 为同一根参考地线， 其对应的 参考地线为GND1。 4.根据权利要求1所述一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 所述 输出低压整流滤波电路与所述隔离光电耦合器原边相连， 所述VCC基准电。

5、压形成电路的地 线GND2与输出电压反馈电路的地线GND2相连， 且与驱动电路的地线GND2相连， 所述的驱动 电路的地线GND2与控制面板或无线远程控制电路的地线GND2相连， 其对应的参考地线为 GND2。 5.根据权利要求1所述的一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 所 述AC输入地线GND1与输出控制电路地线GND2不相连。 6.根据权利要求1所述的一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 其特征在于： 所 述的隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 可以是单路或双路或三路或多路的表现形 式。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111181419 A 2 一种隔离控制低。

6、待机功耗电子式单火线开关 技术领域 0001 本发明涉及智能家居和家用电气及电工类产品技术领域， 具体涉及一种隔离控制 低待机功耗单火线开关。 背景技术 0002 随着智能家居的快速发展， 单火线智能开关具有广阔的市场前景， 目前绝大多数 的单火线智能开关， 基本都采用输入火线作为控制电路参考地线的控制方式， 其静态待机 功耗一般较大， 这类型单火线智能开关， 在连接小功率LED负载灯具时， 会出现关灯后LED灯 具因单火线开关的静态待机电流过大， 超过了灯具本身的关断电流， 而出现微亮的异常现 象， 严重的还会出现闪烁等异常现象， 俗称鬼火， 严重制约了单火线智能开关在智能家居和 室内照明及。

7、家用供电控制系统中的普及。 因采用输入火线作为控制电路的控制地线， AC高 电压区和DC控制电路的低电压区， 无法有效的隔离。 当单火线智能开关的输入火线和输出 负载线接反或接错， 易出现失控等异常现象， 这对单火线智能开关的安装作业， 提出了较高 要求。 0003 从单火线电子开关的工作原理可以看出， 在关灯状态下， 为了确保带小功率的灯 具负载， 不会出现无法关断或鬼火等异常现象， 要求单火线电子开关的静态待机电流越小 越好。 在开灯时， 为了确保带大功率的灯具负载， 不会出现驱动电流不够， 造成功率部件温 升过高或失控等异常现象， 要求单火线电子开关的辅助电源输出电流越大越好。 不难看出。

8、， 上述要求是非常矛盾的， 也是单火线电子开关的难点， 这些问题如不能得到有效解决， 将不 利于单火线电子开关的应用及推广。 发明内容 0004 为了克服和解决现有单火线电子开关在设计和使用中出现的诸多问题， 本发明提 供了一种工艺简单、 兼容性好、 高稳定性的隔离控制低待机功耗电子式单火线开关。 0005 一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 包括AC-DC低待机功耗高频隔离式 开关电源、 驱动电路、 主功率电子开关电路。 0006 所述驱动电路受触摸开关或其它远程控制开关的工作状态控制， 当触摸开关或其 它远程控制开关输出高低电平时 （ON或OFF） ， 驱动电路内置双向可控硅的光电耦。

9、合器随之 导通， 驱动主功率电子开关双向可控硅处于导通状态， L火线输入通过主功率电子开关双向 可控硅送给输出负载， 通过输出负载连接到零线N， 形成电流回路， 使负载处于正常工作状 态， 实现单火线控制的目的。 0007 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源由输入整流滤波电路、 隔离高频变压 器、 低待机功耗PWM高频转换芯片、 隔离光电耦合器、 输出低压整流滤波电路、 VCC基准电压 形成电路、 输出电压反馈电路组成。 在关灯时， 所述AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源 给控制电路提供所需的工作电压， 由于电压变换和输出电压反馈采用了隔离器件， 可以将 AC输入输出和低压直流电路。

10、进行有效的电气隔离， 从而使控制电路的参考地线与AC输入输 说明书 1/4 页 3 CN 111181419 A 3 出的主功率部分实现有效的电气隔离。 由于参与控制的高频开关转换部件采用低待机功耗 的PWM芯片， 使得关灯时的静态待机功耗可以控制在10毫瓦以内， 接近于零功耗， 从而可以 兼容更多的低功率LED灯具或负载。 0008 所述输入整流滤波电路， 增加了抑制差模和共模干扰的LC滤波电路， 该电路由滤 波电感LF1和滤波电容EC1组成， 可以滤除各功率器件瞬间开关切换时产生的各种差模和共 模高频干扰信号， 可以有效降低关灯时的EMI传导干扰和辐射干扰； 输入整流滤波电路可以 是多路输。

11、入。 0009 所述隔离高频变压器的内部采用了铜皮或漆包线屏蔽的方式， 可有效降低单火线 开关的高频变压器产生的高频干扰。 0010 所述VCC基准电压形成电路， 在开灯时， 给控制电路提供所需的工作电压， 因AC高 电压的参考地线和控制电路的地线， 通过隔离部件进行了电气隔离， 形成了二个不同的参 考地线， 控制电路的直流输出基准电压不受AC输入的交流高电压影响， 通过基准稳压电路 进行二次稳压， 再经滤波电路进行滤波， 给控制电路提供所需稳定的直流工作电压。 0011 所述驱动电路， 由开关三极管和内置双向可控硅的光电耦合器等组成， 可以控制 主功率电子开关的工作状态。 所述的主功率电子开。

12、关由大电流的双向可控硅功率组件组 成， 输出与负载相连。 因采用了本发明专利的技术， 无论在开灯或是关灯状态下， 均能起到 稳定的控制， 使单火线电子开关的稳定性和负载兼容性， 得到质的提高。 0012 作为优选， 所述的AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源， 在输入AC交流电压大范 围变化和关灯状态时， 可以给控制电路提供低待机功耗的稳定直流工作电压， 由于其静态 时的待机功耗接近于零， 可以兼容更多的小功率灯具或负载， 并通过隔离变压器和光电耦 合器进行隔开， 使控制电路的控制更为稳定。 0013 作为优选， 所述的VCC基准电压形成电路的参考地线与AC-DC低待机功耗高频隔离 式开关电。

13、源变压器的低压侧相连， 与AC交流电压的高电压侧通过变压器和光电耦合器进行 隔离， 使VCC基准电压形成电路的输出基准电压更为稳定。 0014 作为优选， 所述的驱动电路的参考地线与AC-DC低待机功耗高频隔离式开关电源 变压器的低压侧相连， 与AC交流电压的高电压侧通过变压器和光电耦合器进行隔离， 其参 考地线与VCC基准电压形成电路的参考地线相连接， 使驱动输出更为稳定。 0015 本发明的工作原理： 先将AC交流电压的L火线接入到隔离控制低待机功耗电子式 单火线开关的输入火线端， 再将隔离控制低待机功耗电子式单火线开关的火线输出端连接 到输出负载的火线输入端， 输出负载的另一端与AC交流。

14、电压的零线N相连接， 按下控制板的 ON键， 内置双向可控硅的光电耦合器导通， 驱动功率电子开关SCR导通， 电子式单火线开关 的输入火线Lin和输出火线Lout接通， AC输入火线交流电压通过功率电子开关从火线输出 端输出， 经负载灯具连接到零线， 形成电流闭合回路， 使负载处于正常工作状态。 按下控制 板的OFF键， 内置双向可控硅的光电耦合器截止， 无驱动电压输出， 功率电子开关SCR无输 出， 负载不工作， 从而实现了单火线电子开关控制负载的目的。 参与控制的面板， 可选用触 摸， WIFI， 433无线等控制方式， 使得其用途更为广泛， 具有更为广阔的市场前景。 0016 本发明的有。

15、益效果： 本发明一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 采用了 软硬件相结合及低待机功耗的隔离地线控制技术， 与其它传统的单火线开关相比， 能兼容 更多的大功率和小功率负载灯具， 且内部的AC主功率地线与控制地线通过高频变压器和光 说明书 2/4 页 4 CN 111181419 A 4 电耦合器进行了隔离， 使得整个控制电路的工作电压更为稳定， 工作更为可靠。 由于采用了 低待机功耗的AC-DC高频高效的PWM开关式转换电路， 其转换效率更高， 温升更低， 工作寿命 大为提高， 并具有控制方便、 工艺简单、 安全可靠、 高性价比、 易于大批量和自动化生产等优 点。 附图说明 0017 图1。

16、是本发明实施例1的电路示意图。 0018 图2是本发明实施例2电路中VCC基准电压形成电路的示意图。 0019 图3是本发明实施例3三路低待机功耗开关电源电路的示意图。 0020 图4是本发明实施例4三路驱动电路和主功率电子开关电路的示意图。 具体实施方式 0021 下面结合附图， 对本发明的实施例作进一步详细的描述。 0022 实施例1 如图1所示， 本发明涉及一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 包括： 输入整流 滤波电路， 由第一桥堆DL1、 滤波电感LF1、 电容EC1等组成； 隔离高频变压器T1； 低待机功耗 PWM高频转换芯片U1； 隔离光电耦合器PC1； 输出低压整流滤波电路。

17、， 由二极管D3、 电容EC3、 二极管D4、 电容EC4等组成； VCC基准电压形成电路， 由桥堆DL3、 电容EC5、 二极管D5、 三端稳 压源U3等组成； 电压取样反馈电路， 由电阻R7-R10、 芯片U2、 电容C3等组成； 驱动电路， 由电 阻R2-R6、 三极管BG1、 芯片U4等组成； 主功率电子开关， 由晶闸管SCR1、 稳压管DW1、 稳压管 DW2、 压敏电阻TVR1等组成； 所述的输入整流滤波电路与AC输入火线Lin和多路输出火线 Lout相连。 所述的隔离高频变压器与输入多路整流滤波电路的输出相连。 所述的低待机功 耗PWM高频转换芯片U1与隔离高频变压器T1及隔离光。

18、电耦合器PC1相连。 所述的输出低压整 流滤波电路与VCC基准电压形成电路相连， 给整机控制电路和驱动电路提供所需的工作电 压。 所述的电压取样反馈电路通过隔离光电耦合器PC1控制低待机功耗PWM高频转换芯片U1 的占空比宽度， 以此来稳定其输出电压。 所述的驱动电路与开关机控制面板相连， 其工作状 态受面板控制。 所述的主功率电子开关受驱动电路控制， 通过智能控制面板或无线远程控 制方式， 同步控制功率电子开关的开通和关断， 从而起到单火线开/关的控制作用， 实现单 火线电子开关的智能控制。 0023 实施例2 如图2所示， 本发明电路中VCC基准电压电路的整流器件， 可以如图1所示的单个桥。

19、堆 DL3， 也可以是如图2所示的两个二极管2D6、 2D7组成， 获得的效果是一致的。 其余同实施例 1。 0024 实施例3 如图3所示， 本发明的一种隔离控制低待机功耗电子式单火线开关， 比常规的单火线开 关多出低待机功耗开关电源。 相比图1的低待机功耗开关电源部分， 由于多出桥堆DL2， 可以 多出两路火线输出， 即Lout2火线输出和Lout3火线输出， 配合图4的三路驱动电路、 主功率 电子开关电路， 在实际应用中可做为三路隔离控制低待机功耗电子式单火线开关。 在增加 桥堆DL2的情况下， Lout2火线输出和Lout3火线输出可只使用一路， 另一路不使用， 配合两 说明书 3/4。

20、 页 5 CN 111181419 A 5 路驱动电路、 主功率电子开关电路， 在实际应用中可做为双路隔离控制低待机功耗电子式 单火线开关。 进一步地， 可扩展为四路、 五路等多路隔离控制低待机功耗电子式单火线开 关。 0025 实施例4 如图4所示， 驱动电路和主功率电子开关电路整体扩展为三路， 可配合图3的实施例， 形 成三路隔离控制低待机功耗电子式单火线开关。 三路驱动电路和主功率电子开关电路的 VCC基准形成电路使用了两种示例展示， 即一个桥堆1DL3的方案或二极管2D6/2D7的组合方 案。 实际也可以只用一种方案。 0026 进一步地， 驱动电路和主功率电子开关电路可扩展为双路、 四路、 五路等多路方 案。 0027 以上所述仅是本发明优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本 发明保护范围内。 说明书 4/4 页 6 CN 111181419 A 6 图1 图2 说明书附图 1/3 页 7 CN 111181419 A 7 图3 说明书附图 2/3 页 8 CN 111181419 A 8 图4 说明书附图 3/3 页 9 CN 111181419 A 9 。