超低功耗單線供電觸摸開關控制電路的製作方法

2023-06-04 04:18:11

專利名稱：超低功耗單線供電觸摸開關控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種電子控制電路，涉及一種照明燈具的交流供電開關裝置。
背景技術：
目前，最普遍使用的照明開關為機械觸點式開關，以及雙線供電式電子開關。機械觸點式開關會產生電弧，長期使用存在機械磨損和觸點老化。雙線式電子開關需要同時連接零線和火線為電路部分供電，安裝接線方式與傳統機械觸點式開關不兼容，布線成本高， 電路自耗電大。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種與傳統機械觸點式開關接線方式兼容，自耗電極低的單線式電子開關電路。內置的DC-DC在輸入電壓14V至360V這麼寬的範圍內可正常為系統提供穩定的電源，並且在整個輸入電壓範圍內最大輸出功率不能小於 0. 5W。DC-DC的自身耗電需小於4mW，當微控制單元與無線模塊休眠時，整個電路的靜態功耗要小於5mW，驅動小於5W的節能燈具時不會引起閃爍。解決上述問題的技術方案是本實用新型設有低功耗的微控制單元，以及與微控制單元SPI通信埠連接的無線模塊，用於接收遙控信號。一個與微控制單元輸入端連接的電容式觸摸感應面板，用於檢測人手指的觸摸信號。與微控制單元輸出端連接的開關驅動部分，用於控制與該裝置串聯的照明燈的開關。進一步的，本實用新型設有為系統提供電源的第一供電迴路，在開關驅動關閉照明燈時，第一供電迴路吸取照明燈微弱的漏電電流整流濾波後送至DC-DC，為照明燈關閉時的系統供電電源。這裡的DC-DC採用非隔離降壓型BUCK轉換電路，具有較高的轉換效率。其輸出反饋電路不採用光耦或電阻分壓，而是直接用穩壓管(D6)串聯限流電阻(R3)送至BUCK控制晶片U3的反饋輸入腳FB，以降低反饋電路的功耗。這樣可以將DC-DC的自身耗電控制在4mW以下。微控制單元每工作5毫秒後自動進入休眠模式並切斷系統其他功能模塊的供電，在休眠125毫秒後又自動換醒進入工作狀態，周而復使。微控制單元在工作狀態時，會檢測觸摸感應器和無線接收信號，決定是否控制照明燈的開啟和關閉。由於DC-DC的超低功耗和微控制單元帶休眠功能，在照明燈被開關驅動關閉時，整個系統的功耗可以做到低於5mW以下。系統還有一個受微控制單元控制的第二供電迴路，微控制單元可在發送開燈信號給開關驅動後啟動第二供電迴路。第二供電迴路吸取照明燈點亮時的工作電流，並整流濾波和限壓後送至DC-DC，為照明燈點亮時的系統供電電源。本實用新型工作功耗低於5mW以下，因此基本上不會引起各種小於5W 的照明燈具發生閃爍的現象，由於採用寬輸入電壓範圍的DC-DC為系統供電，輸出電流較大可以解決傳統單線供電開關在系統功能模塊較多時供電不足的問題。

圖1是本實用新型的原理框圖。[0006]圖2是本實用新型的電路原理圖。圖3是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
圖2中01、02、1 2、1^1、附(1組成第一供電迴路，似、07、05以及其外圍元件組成開關驅動，Q4、D8、D7、Q6、C5以及其外圍元件組成第二供電迴路，U3以及其外圍元件組成 DC-DC電路，Ul以及其外圍元件組成微控制單元，與Ul輸入相連的TSl為電容式觸摸感應器。另外為了簡略，無線模塊這裡沒有畫出，只給出了其與Ul相連的通信埠 MOSI、MIS0、 SCK、CS。在圖2中，來自電網的220伏單相交流電的火線經AC_in接入，如果此時Q7為截止狀態，那麼電流將被送到第一供電迴路，經Dl、C2整流濾波後送到DC-DC，DC-DC輸出3. 3V 電源給微控制單元和無線模塊供電。微控制單元不斷的在工作模式和掉電模式輪流切換， 以減少耗電。在每5毫秒的工作模式後就會進入掉電模式，然後等125毫秒後又自動進入工作模式。微控制單元進入工作模式後的5毫秒內，會打開無線模塊的接收和掃描觸摸感應器，一旦收到有開燈或關燈的信號就會通過輸出口 RLY_C發出控制信號到開關驅動，使可控矽Q7導通或關閉。可控矽導通後交流電流將經過Q7和Q4後從AC_out流出，如果照明燈的一端接AC_out另一端接零線，照明燈將被點亮。此時第二供電迴路就會開始起作用。在微控制單元的RLY_C埠發出觸發脈衝的同時，其M0S_C埠也輸出高電平使Q6導通，相當於使R4接地。Q4、D8、D9、Rl 1、R4、Q6組成穩壓管擴流電路，如果Q4的D極的電壓超過20V，就會有電流經過D8、D9、Rll、R4、Q6到地，R4兩端就會產生壓降，使Q4柵極電壓開始上升，漏極和源極也開始導通，因此這時的Q4就相當於一個與D8穩壓值相當的大功率穩壓二極體。其漏極和源極兩端電壓始終不會超過二十幾伏左右。當Q4的漏極和源極兩端有電壓時，就會通過D11、D7輸送電源給DC-DC，因此在可控矽Q7導通後系統繼續得到供電。這裡的C5為濾波電容，微控制單元會通過ADC埠不斷監測C5正端的電壓，一但電壓達到大於20V，微控制單元的M0S_C埠就會輸出低電平使Q6截至，這時C5正端的電壓會通過R6送至Q4的柵極使Q4完全飽和導通，漏極和源極兩端的電壓就會降到接近0V，這樣做的目的是儘可能的降低在Q4上消耗的電能，減少Q4的發熱量。當Q4完全飽和導通後， 將不再有電源通過Dll給C5充電，由於後面DC-DC —直在工作。因此C5上的電壓將逐漸下降，微控制單元繼續通過ADC埠監測C5兩端的電壓，當此電壓降至15V時，微控制單元的M0S_C埠就會輸出高電平使Q6再次導通，Q4漏極和源極兩端的電壓再次達到20V以上。C5又開始被充電，其兩端的電壓開始上升，周而復使。
權利要求1.一種超低功耗單線供電觸摸開關控制電路，設有微控制單元，以及與微控制單元輸入端連接的無線模塊，與微控制單元輸入端連接的電容式觸摸感應器，與微控制單元輸出端連接的開關驅動，用於控制接在交流電路裡的照明燈的開和關，還包括為整個電路提供穩定電源的DC-DC，其特徵是所述的DC-DC為寬輸入電壓低功耗非隔離降壓型BUCK轉換電路；為了在開關驅動導通後能繼續有電源輸入到DC-DC的輸入端，設有為DC-DC提供電源的第二供電迴路；所述的微控制單元提供一個控制輸出埠，該埠與第二供電迴路中三極體0^6)連接，用於控制第二供電迴路中的MOSFET管0H)在穩壓、飽和導通兩種工作模式間切換；微控制單元還提供一個模擬信號輸入埠，用於檢測第二供電迴路的輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的超低功耗單線供電觸摸開關控制電路，其特徵是=DC-DC控制晶片的反饋輸入端不使用分壓電阻或光電耦合，而是通過一個穩壓管和一個限流電阻將反饋信號送至DC-DC控制晶片的反饋輸入腳，以降低功耗。
3.根據權利要求1所述的超低功耗單線供電觸摸開關控制電路，其特徵是第二供電迴路中的穩壓管(D8)通過一個二極體和一個電阻(D9、R11)連到MOSFET管0)4)的柵極組成一個大功率穩壓電路，三極體0 )的集電極分別與0H)的柵極的偏置電阻(R6)和分壓電阻(R4)連接，三極體016)導通時MOSFET管0)4)起穩壓作用，三極體^!6)開路時MOSFET 管0H)飽和導通，實現兩種狀態切換。
專利摘要一種超低功耗單線供電觸摸開關控制電路，可以控制與之連接的燈具等電器裝置的電源通斷。單相電網電壓的單根火線或零線通過電路的AC_in埠直接偶合輸入，然後分兩路，一路經過第一供電迴路，然後從AC_out埠輸出。另一路經過內置可控矽開關的開關驅動，經MOS_D再流入第二供電迴路，然後從第二供電迴路輸出至AC_out埠。AC_out埠與要被控制的電器的兩根交流供電線的其中一根串聯連接。微控制單元通過RLY_C端控制可控矽通斷，從而實現被控制的電器的電源通斷。
文檔編號H03K17/96GK202310206SQ201120401840
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者肖勇 申請人:肖勇