一种开关电路、控制方法及智能开关与流程

本发明申请涉及电子电路，更具体地涉及一种开关电路、控制方法及智能开关。

背景技术：

1、随着智能家居的普及，传统墙壁机械开关正逐步被智能开关取代。然而，目前绝大多数住宅和楼宇的墙壁开关仍采用单火线布线方式，零线未引入开关底盒，若重新布线则施工难度大、成本高，因此单火线取电技术成为智能开关工程应用的关键。

2、在现有单火线智能开关中，取电装置需串接于火线回路，并分别在灯具点亮（开态）和熄灭（灭态）两种状态下为后端的控制系统和通讯模块提供稳定电能。由于开态和灭态时回路阻抗、电压及电流特性差异显著，为兼顾两种工况下的供电需求，业内普遍采用两套相互独立的供电链路：一套专用于开态供电，另一套专用于灭态供电，每套链路均配备各自专用的控制芯片、功率变换单元、反馈调节电路及外围保护器件。两路电路根据灯具的亮灭状态进行切换，交替工作。

3、然而，这种双链路、双控制器的架构导致整体电路拓扑极为复杂，所需的电阻、电容、电感、开关管及光耦等元器件数量大幅增加。这不仅显著提高了电路设计难度和调试复杂度，而且由于智能开关通常安装于标准墙壁底盒内，可用物理空间极为有限，过多的元器件和复杂的布线使得印刷电路板（pcb）面积难以压缩，严重制约了产品的小型化与集成化，同时也推高了物料成本和制造成本。

技术实现思路

1、基于以上，本发明提供了一种能实现小型化与集成化的开关电路、控制方法及智能开关。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本申请公开了一种开关电路，应用于单火线上，所述开关电路包括灯亮态供电电路、灯灭态供电电路和控制装置，，所述灯亮态供电电路和所述灯灭态供电电路相连接；

4、所述灯亮态供电电路和所述灯灭态供电电路均包括有同一复用模块，所述控制装置分别连接至所述灯亮态供电电路和所述灯灭态供电电路；

5、所述复用模块包括电感、第二二极管和供电电容，所述电感的第一端和所述供电电容的负端均连接至参考地，所述电感的第二端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接至所述供电电容的正端。

6、可选的，所述灯亮态供电电路还包括切换开关、第二开关管和第三二极管，所述切换开关的第一端连接至第一火线接线端，所述切换开关的第二端和所述第三二极管的阳极均连接至所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接至所述电感的第一端，所述第三二极管的阴极连接至所述第二电容的正端，所述切换开关的控制端和所述第二开关管的控制端均连接至所述控制装置。

7、可选的，所述灯灭态供电电路还包括第一二极管、储能电容和第一开关管，所述第一二极管的阳极连接至所述第一火线接线端，所述第一二极管的阴极分别连接至所述储能电容的正端和所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端连接至所述电感的第一端，所述储能电容的负端和所述电感的第二端均连接至第二火线接线端，所述第一开关管的控制端连接至所述控制装置。

8、可选的，开态控制时，所述控制装置通过切换开关信号控制所述灯亮态供电电路中的切换开关导通以实现开态控制，以及通过第一驱动信号控制所述灯灭态供电电路中的第一开关管保持关断，通过第二驱动信号周期性的控制所述灯亮态供电电路中的第二开关管的导通或关断使所述灯亮态供电电路维持供电电容的能量供给；

9、闭态控制时，所述控制装置通过切换开关信号控制所述切换开关关断以实现闭态控制，以及通过第二驱动信号控制所述第二开关管开通，通过第一驱动信号周期性的控制所述第一开关管的导通或关断使所述灯灭态供电电路维持供电电容的能量供给。

10、可选的，还包括反馈检测电路，所述反馈检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述供电电容的负端通过所述第一电阻连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接至所述供电电容的正端，所述第二电阻的第一端作为反馈端连接至所述控制装置。

11、可选的，还包括过零检测电路，所述过零检测电路包括第四二极管、第一稳压管、第一jfet管和第三电阻，所述第四二极管的阳极连接至第一火线接线端，所述第四二极管的阴极连接至所述第一稳压管的阴极，所述第一稳压管的阳极连接至所述第一jfet管的源极，所述第一jfet管的漏极通过所述第三电阻连接至参考地。

12、第二方面，本发明还提供了一种应用于第一方面所述的开关电路的控制方法，所述控制方法包括：

13、开态态取电控制步骤：当输出电压大于第一阈值电压时，开通灯亮态供电电路，提供能量泄放路径；当所述输出电压小于第二阈值电压时，关断灯亮态供电电路，通过滞回控制或pi闭环控制使得输出电压稳定；

14、闭态取电控制步骤：根据反馈的所述输出电压，通过控制所述灯亮态供电电路中开关管的占空比或者频率，稳定输出电压。

15、可选的，还包括：

16、开态切换闭态控制步骤：获取开态切换闭态指令后，检测输出电压，当输出电压到第一阈值电压后，延迟一定时间，在过零点附近关断切换开关。

17、可选的，还包括：

18、闭态切换开态控制：获取到闭态切换开态指令后，检测过零信号，延时一定时间开通切换开关，在过零点附近选通灯亮态供电电路。

19、第三方面，本发明再提供了一种智能开关，应用于单火线上，所述智能开关包括第一方面所述的开关电路。

20、本发明的有益效果在于：

21、本发明通过灯亮态供电电路和灯灭态供电电路均对复用模块中的电路进行复用，从而无需为两种工作状态分别配置独立的控制器和专用外围电路，大大减少元件的使用数量，使整体电路拓扑大幅简化，pcb布局布线更为紧凑有序，从而有效缩减了电路板占用面积，能够很好地适应标准墙壁开关底盒的有限安装空间，有力推动了智能开关产品的小型化和集成化设计。同时，元器件数量的下降直接降低了物料采购与贴片焊接成本，并减少了潜在的故障节点，有利于提升电源系统的长期可靠性和生产一致性。此外，简化的电路结构也降低了调试和维护难度，缩短了产品开发周期。

1.一种开关电路，应用于单火线上，其特征在于：所述开关电路包括灯亮态供电电路、灯灭态供电电路和控制装置，所述灯亮态供电电路和所述灯灭态供电电路相连接；

2.根据权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于：所述灯亮态供电电路还包括切换开关、第二开关管和第三二极管，所述切换开关的第一端连接至第一火线接线端，所述切换开关的第二端和所述第三二极管的阳极均连接至所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接至所述电感的第一端，所述第三二极管的阴极连接至所述第二电容的正端，所述切换开关的控制端和所述第二开关管的控制端均连接至所述控制装置。

3.根据权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于：所述灯灭态供电电路还包括第一二极管、储能电容和第一开关管，所述第一二极管的阳极连接至所述第一火线接线端，所述第一二极管的阴极分别连接至所述储能电容的正端和所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端连接至所述电感的第一端，所述储能电容的负端和所述电感的第二端均连接至第二火线接线端，所述第一开关管的控制端连接至所述控制装置。

4.根据权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的一种开关电路，其特征在于：还包括反馈检测电路，所述反馈检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述供电电容的负端通过所述第一电阻连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接至所述供电电容的正端，所述第二电阻的第一端作为反馈端连接至所述控制装置。

6.根据权利要求2所述的一种开关电路，其特征在于：还包括过零检测电路，所述过零检测电路包括第四二极管、第一稳压管、第一jfet管和第三电阻，所述第四二极管的阳极连接至第一火线接线端，所述第四二极管的阴极连接至所述第一稳压管的阴极，所述第一稳压管的阳极连接至所述第一jfet管的源极，所述第一jfet管的漏极通过所述第三电阻连接至参考地。

7.一种应用于权利要求1-6任一项所述的开关电路的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：还包括：

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：还包括：

10.一种智能开关，应用于单火线上，其特征在于：所述智能开关包括权利要求1-6任一项所述的开关电路。