中心論題:
- 二線制開關采用關態(tài)供電電路和開態(tài)供電電路取電。
- 新電路有效解決了負載燈具閃爍的問題。
- 此電路的工作原理和實現(xiàn)方式
- 增加控制單元控制關態(tài)供電單元。
- 保證控制單元有足夠低的靜態(tài)功耗。
- 控制單元的電流控制輸出端口與瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口相接
目前,二線制(無零線輸入)電子墻壁開關除供電電路之外的其它電路(如控制電路、驅動元件等)的供電,大多采用在開關關閉時由關態(tài)供電電路在電力線路的電壓回路中取電的方法(即關態(tài)供電方法,其電路稱為關態(tài)供電電路),以及在開關開啟時,由開態(tài)供電電路在電力線路的電流回路中取電的供電方法(即開態(tài)供電方法,其電路稱為開態(tài)供電電路)。關態(tài)供電方法一般采用阻容降壓整流濾波或變壓器降壓整流濾波,當開關關閉時,由于開關的控制電路需要維持正常待機工作,會消耗較小的功率,而在開關開啟的瞬間,開關消耗較大的功率,用繼電器作為開關的驅動元件更是如此。即使控制電路及微控制器在開關關閉時的待機功耗很低,為了保證開關的正常開啟,需要較大的關態(tài)供電電流,大于等于開關的最大工作電流,否則,開關開啟的瞬間電壓迅速下降,使得控制電路不能繼續(xù)正常工作。因此,在開關關閉時仍有較大的待機電流流過開關,當負載為節(jié)能燈或日光燈時,燈具會發(fā)生閃爍現(xiàn)象。為了不使燈具閃爍,有的采用在負載兩端并聯(lián)阻容元件作為負載連接器的方法,這就增加了安裝難度,使電子開關難以推廣。
基于以上問題,本文提供了一種用于二線制電子開關的供電電路,在開關關閉時給控制電路提供很小的電流,用以維持待機工作,開關開啟的瞬間,先由控制單元控制關態(tài)供電單元,提供較大的工作電流給控制單元和驅動元件,使開關開啟,然后轉入開態(tài)供電狀態(tài)。當開關關閉時,控制單元控制關態(tài)供電單元提前進入大電流工作狀態(tài),迅速補充開關關閉瞬間控制單元和驅動元件消耗的功率,使電源濾波電容兩端的電壓維持在額定值。有效地解決了負載燈具閃爍的問題。
供電電路如圖1所示,包括開態(tài)供電單元、關態(tài)供電單元及穩(wěn)壓濾波單元,其特征在于,關態(tài)供電單元還包括瞬態(tài)電流控制電路,開關開啟的瞬間,先由控制單元的控制端口發(fā)出控制 信號給與其相連的瞬態(tài)電流控制電路,瞬態(tài)電流控制電路通過穩(wěn)壓濾波單元提供較大的工作電流給控制單元和驅動元件,再由控制單元控制驅動元件,使開關開啟,轉入開態(tài)供電狀態(tài)。當開關關閉時,控制單元控制關態(tài)供電單元提前進入大電流工作狀態(tài),迅速補充開關關閉瞬間控制單元和驅動元件消耗的功率,使電源濾波電容兩端的電壓維持在額定值,然后,瞬態(tài)電流控制電路維持很低的電流,供控制單元進入休眠待機狀態(tài)時使用。
該供電電路與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:只要控制單元保證有足夠低的靜態(tài)功耗,就可以通過瞬態(tài)電流控制電路,既能把開關的靜態(tài)電流控制在最低限度,以維持開關系統(tǒng)進入休眠待機狀態(tài),又能在開關開啟瞬間提供充足的工作電流給控制單元和驅動元件,使開關準確開啟,解決了負載燈具閃爍的問題。而且,不用安裝負載阻容元件,可直接替換普通開關,適合各種燈具使用,使二線制電子開關的推廣應用成為可能。
工作原理及實現(xiàn)方式
圖1中,AC/DC轉換電路可采用常用的阻容降壓、整流方式進行電壓轉換,可用全波整流,也可用半波整流。AC/DC轉換電路的輸出端接瞬態(tài)電流控制電路的輸入端IN。瞬態(tài)電流控制電路的輸出端(關態(tài)供電單元的輸出端)OUT和開態(tài)供電單元的輸出端均與穩(wěn)壓濾波單元的VCC連接。經穩(wěn)壓濾波單元輸出的穩(wěn)定直流電壓VCC加在與其連接的電流控制輸入端口。控制單元的電流控制輸出端口與瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl連接。
瞬態(tài)電流控制電路包括R1~R4、場效應管Q1和Q2、電容C1、二極管D1;二極管D1的正極作為瞬態(tài)電流控制電路的輸入端IN,負極與Q1的漏極和R1的一端連接;Q1的源極與R3的一端連接,R3的另一端與R4的一端連接,形成瞬態(tài)電流控制電路的輸出端口OUT。Q1的柵極與R2連接,R2的另一端與R1的另一端及Q2的漏極連接;Q2的柵極與R4的另一端及C1的一端連接,并作為瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl;Q2的源極與C1的另一端連接,形成公共地,并與開關各單元的直流公共地連接。
當開關處于關閉狀態(tài)時,L、N兩端加220V交流電壓的瞬間,Q2截止,Q1通過電阻R1、R2獲得較高的柵極電壓,處于充分導通狀態(tài),有大電流流過Q1的源極,經分壓限流電阻R3送到穩(wěn)壓濾波單元,穩(wěn)壓濾波單元中的電容同時起到了存儲電能的作用,經穩(wěn)壓濾波使系統(tǒng)獲得工作電壓VCC。在瞬態(tài)電流控制電路的OUT端口,電壓升高的同時,Q2的柵極經R4獲得電壓而導通,Q1的柵極電壓隨之降低,當OUT端口電壓升高到VCC后,Q1的柵極獲得較低的電壓而處于低導通狀態(tài),只要控制單元的靜態(tài)功耗足夠低,Q1處于低導通狀態(tài)時,系統(tǒng)仍能夠將工作電壓穩(wěn)定在額定值。
開關開啟時,先由控制單元的控制端口輸出一個低電平給與其連接的瞬態(tài)電流控制電路的電流輸入端口Ctrl,輸入到Q2的柵極,Q2截止,Q1由R1、R2獲得較高的柵極電壓而充分導通,瞬態(tài)電流控制電路在瞬間經過穩(wěn)壓濾波單元,給控制單元和驅動元件提供較大的工作電流,再由控制單元控制驅動元件,使開關開啟,轉入開態(tài)供電狀態(tài)。此時,關態(tài)供電電路失去電壓,停止工作,控制單元的控制端口經上拉電阻R4獲得高電平,也可以由控制單元將其轉換為低電平,為開關關閉瞬間提供大電流供電提前做好準備。
開關關閉時,先由控制單元的控制端口輸出一個低電平(或如上所述,關閉前保持為低電平狀態(tài))給與其連接的瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl,開關關閉的瞬間,瞬態(tài)電流控制電路的輸入端獲得電壓和電流,Q2截止,Q1由R1、R2獲得較高的柵極電壓而充分導通,使輸出電流增加。瞬態(tài)電流控制電路在瞬間可給穩(wěn)壓濾波單元和控制單元提供較大的工作電流,迅速補充開關關閉瞬間控制單元和驅動元件消耗的功率,以及開關由開啟到關閉瞬間所消耗的穩(wěn)壓濾波單元中電容器所存儲的電能,使穩(wěn)壓濾波單元兩端的電壓維持在額定值。然后,控制單元的控制端口輸出高電平給與其連接的瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl,Q2導通,Q1處于低導通狀態(tài),瞬態(tài)電流控制電路維持很低的電流,供控制單元進入休眠待機狀態(tài)使用。
該電路能夠在負載燈具關閉后為系統(tǒng)提供微弱的電流,而不使負載燈具閃爍,又能在開燈瞬間為系統(tǒng)提供足夠大的啟動電流。
結語
在實際應用過程中驗證了該電路的合理性,工作穩(wěn)定可靠,有效地解決了電子開關中負載燈具閃爍的問題。