一种单火线开关电路及其控制方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种单火线开关电路 及其控制方法。


背景技术：

2.随着智能家居的快速普及，对家用或办公区域照明的控制开关也在逐渐 智能化，传统的照明控制一般采用机械式开关面板，开关面板中的集成单片 机、低功耗wifi以及无线模块等控制芯片需要保证用电的可靠性。
3.现有的楼宇中很多场合使用需要实现不同的地点(比如房门和床头)控 制照明负载的亮灭，而机械式开关面板中开关盒布线大都采用的是单火线连 接方式，因此，在智能式开关面板取代传统式开关面板时，需要对单火线开 关电路进行改造或优化，否则在两个或两个以上面板的控制场合中，会出现 单火线开关面板的控制电路取不到电的情况。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单火线开关电路，用以解决现有 技术存在的智能开关面板在不同的开关地点控制电路取不到电的技术问题。
5.本发明的技术解决方案是，提供一种单火线开关电路，所述开关电路包 括单火线连接端、第一开关单元、两路电线通道、通态取电电路和断态取电 电路和储能元件，所述单火线连接端与外部单火线连接，所述通态取电电路 与所述单火线连接端连接，所述第一开关单元包括固定连接端和活动连接端， 所述固定连接端连接所述通态取电电路，所述两路电线通道具有第一连接端 和第二连接端，所述第一开关单元的活动连接端与所述第一连接端或所述第 二连接端接触连接，所述断态取电电路与所述两路电线通道上的节点分别连 接，在所述单火线开关电路控制负载导通时，则所述通态取电电路给所述储 能元件储能，在所述单火线开关电路控制负载关断时，则所述断态取电电路 给所述储能元件储能。
6.优选地，所述通态取电电路包括第二开关、通态取电控制电路和第一二 极管，所述第二开关的第一端与所述单火线连接端连接，第二端与所述第一 开关单元的固定连接端连接，所述通态取电控制电路与所述储能元件连接， 所述通态取电控制电路连接所述第二开关的控制端，用于控制所述第二开关 的开关状态，所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第二端连接，阴极连 接所述储能元件。
7.优选地，所述第二开关包括场效应晶体管或者是第二开关包括双极型晶 体管和二极管。
8.优选地，所述断态取电电路包括第二二极管、第三二极管和断态取电控 制电路，所述第二二极管和第三二极管的阳极分别连接至所述两路电线通道 上的节点，
9.所述第二二极管和第三二极管的阴极均连接至所述断态取电控制电路， 所述断态取电控制电路的输出端连接至所述储能元件。
10.优选地，所述单火线连接端为单火线输入端或单火线输出端。
11.优选地，所述单火线开关电路还包括驱动电路和控制芯片，所述储能元 件为所述控制芯片提供工作电压，所述控制芯片产生开关控制信号传输给所 述驱动电路以控制所述第一开关单元的开关状态。
12.优选地，所述单火线开关电路还包括开关面板，所述开关面板上设置有 与所述第一开关单元对应的面板指示标识，所述指示标识与所述控制芯片通 讯连接，用户通过所述指示标识控制所述负载的导通或关断。
13.第二方面，提供一种单火线开关电路，包括连接在所述单火线输入端和 单火线输出端之间的两路开关电路，每一路开关电路包括单火线连接端、第 一开关单元、两路电线通道、通态取电电路和断态取电电路和储能元件，其 中，所述通态取电电路与所述单火线连接端连接，所述第一开关单元包括固 定连接端和活动连接端，所述固定连接端连接所述通态取电电路，所述两路 电线通道具有第一连接端和第二连接端，所述第一开关单元的活动连接端与 所述第一连接端或所述第二连接端接触连接；所述断态取电电路与所述两路 电线通道上的节点分别连接，在所述单火线开关电路控制负载导通时，则利 用通态取电电路给所述储能元件储能，在所述单火线开关电路控制负载关断 时，则利用断态取电电路给所述储能元件储能，所述两路开关电路的所述单 火线连接端分别与所述单火线输入端和输出端连接；所述两路开关电路的所 述两路电线通道一一对应连接，以使所述两路开关电路连接在所述单火线输 入端和输出端之间。
14.优选地，所述两路开关电路中的其中一路开关电路与所述负载连接。
15.优选地，所述两路开关电路分别在不同时间不同地点控制所述负载的导 通或关断。
16.优选地，每一路通态取电电路包括第二开关、通态取电控制电路和第一 二极管，所述第二开关的第一端与所述单火线连接端连接，第二端与所述第 一开关单元的固定连接端连接，所述通态取电控制电路与与所述储能元件连 接，所述通态取电控制电路连接所述第二开关的控制端，用于控制所述第二 开关的开关状态，所述第一二极管的阳极与所述第二开关的第二端连接，阴 极连接所述储能元件，其中，所述第二开关包括场效应晶体管或者是第二开 关包括双极型晶体管和二极管。
17.优选地，每一路断态取电电路包括第二二极管、第三二极管和断态取电 控制电路，所述第二二极管和第三二极管的阳极分别连接至所述两路电线通 道上的节点，所述第二二极管和第三二极管的阴极均连接至所述断态取电控 制电路，所述断态取电控制电路的输出端连接至所述储能元件。
18.优选地，每路开关电路还包括驱动电路和控制芯片，所述储能元件为所 述控制芯片提供工作电压，所述控制芯片产生开关控制信号传输给所述驱动 电路以控制所述第一开关单元的开关状态。
19.第三方面，提供一种单火线开关电路的控制方法，所述单火线开关电路 包括连接在所述单火线输入端和单火线输出端之间的两路开关电路，每一路 开关电路包括单火线连接端、第一开关单元、两路电线通道、通态取电电路 和断态取电电路和储能元件，所述两路开关电路的所述单火线连接端分别与 所述单火线输入端和输出端连接；所述两路开关电路的所述两路电线通道一 一对应连接，以使所述两路开关电路连接在所述单火线输入端和输出端之间，
20.当两路开关电路中的第一开关单元与两路电线通道的同一路电线通道连 接时，则两路开关电路均是所述通态取电电路取电给所述储能元件；当两路 开关电路中的第一开关单元与两路电线通道的不同一路电线通道连接时，则 两路开关电路均是断态取电电路取电给所述储能元件。
21.优选地，所述两路开关电路分别在所述单火线开关电路接收的外部交流 输入在正半周和负半周时间段内取电。
22.采用本发明的电路结构，通过对开关面板中的电路排布设计，对于在两 个开关面板控制一个灯负载的应用场合，不论其中一个面板工作在何种状态 下，另外一个面板均可在通态或断态下单独实现取电，实现在不同地点的开 关面板独立控制灯负载的亮灭。本发明的单火线开关电路在不改变原有的单 火线线路结构条件下，实现智能开关改造优化，有效应用于智能家居场合。
附图说明
23.图1为依据本发明单火线开关电路的电路框图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅 限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、 等效方法以及方案。
25.为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说 明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全 理解本发明。
26.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是， 附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅 助说明本发明实施例的目的。
27.参照图1为依据本发明单火线开关电路的电路框图，在一个示例中，单 火线开关电路包括所述单火线输入端和单火线输出端之间的两路开关电路， 如图1中的开关电路1(记为“面板1”)和开关电路2(记为“面板2”)， 每一路开关电路包括单火线连接端、第一开关单元、两路电线通道、通态取 电电路和断态取电电路和储能元件，如图1中面板1中的单火线连接端a点， 面板2中的单火线连接端b点。
28.示例地，所述通态取电电路与所述单火线连接端连接，所述第一开关单 元包括固定连接端和活动连接端，所述固定连接端连接所述通态取电电路， 所述两路电线通道具有第一连接端和第二连接端，所述第一开关单元的活动 连接端与所述第一连接端或所述第二连接端接触连接，所述断态取电电路与 所述两路电线通道上的节点分别连接，这里，所述第一开关单元可以通过智 能优化过的继电器或双掷开关实现，如智能优化过的继电器为活动连接端为 两路接触点，两路接触点与两路电线通道节点连接。在所述单火线开关电路 控制负载导通时，则利用通态取电电路给所述储能元件储能，在所述单火线 开关电路控制负载关断时，则利用断态取电电路给所述储能元件储能，所述 两路开关电路的所述单火线连接端分别与所述单火线输入端(如a点)和输 出端(如b点)连接；所述两路开关电路的所述两路电线通道一一对应连接， 所述两路电线通道如图1中通道1和通道2，以使所述两路开关电路连接在 所述单火线输入端和输出端之间。所述第一开关单元的开关动作控
制着负载 的接通或断开。
29.在一个实施方式中，每一路开关电路中的通态取电电路包括第二开关 q11、通态取电控制电路1和第一二极管d11，这里以面板1中电路为示例， 以下均相同，所述第二开关的第一端与所述单火线连接端a点连接，第二端 与所述第一开关单元的固定连接端连接，所述通态取电控制电路与所述储能 元件c1连接，所述通态取电控制电路连接所述第二开关q11的控制端，用 于控制所述第二开关的开关状态，以控制所述储能元件c1的电压稳定，以 为控制芯片提供稳定的供电电压，所述第一二极管的阳极与所述第二开关的 第二端连接，阴极连接所述储能元件。这里，所述第二开关q11包括场效应 晶体管或者是第二开关包括双极型晶体管和二极管。这里，所述通态取电控 制电路为常规的电路结构，如由比较器、误差放大器、开关管等器件组成。 所述第二开关包括场效应晶体管或者是第二开关包括双极型晶体管和二极 管。
30.在一个实施方式中，每一路开关电路中的断态取电电路包括第二二极管 d12、第三二极管d13和断态取电控制电路1，所述第二二极管d12和第三 二极管d13的阳极分别连接至所述两路电线通道上的节点，如连接图1中的 c点和d点，第二二极管d12和第三二极管d13的阴极均连接至所述断态 取电控制电路1，所述断态取电控制电路1的输出端连接至所述储能元件c1。 所述断态取电控制电路1用于控制所述储能元件c1的电压稳定，以为控制 芯片提供稳定的供电电压。这里，所述断态取电控制电路为常规的电路结构， 如由比较器、误差放大器、开关管等器件组成。
31.示例地，每一路所述单火线开关电路还包括驱动电路和控制芯片，如图 1中的驱动1和控制芯片1，所述储能元件c1为所述控制芯片提供工作电压， 所述控制芯片产生开关控制信号传输给所述驱动电路以控制所述第一开关单 元的开关状态。这里，所述控制芯片可以包括单片机或无线控制芯片或mcu 等。
32.示例地，所述单火线开关电路还包括开关面板，开关面板可以是固定在 开关电路的面板上也可以是无线控制面板，所述开关面板上设置有与所述第 一开关单元对应的面板指示标识，所述指示标识与所述控制芯片通讯连接， 用户通过所述指示标识控制所述负载的导通或关断。这里，所述面板指示标 识可以是按键、触摸按钮、无线按键、无线触摸按钮等。
33.根据上面的开关电路结构，本发明控制负载和取电的基本原理为：面板1中的第一开关单元的活动连接端要么接通通道1(记为s11导通)要么接 通通道2(记为s12导通)，面板2中的第一开关单元的活动连接端要么接 通通道1(记为s21导通)要么接通通道2(记为s22导通)，下面对四种 情况下的接通取电情况进行分析：在面板1中的s11导通的情况下，如面板 2中的s21导通，则负载导通，面板1和面板2均通过通态取电电路取电， 如面板2中的s22导通，则负载断开，面板1和面板2均通过断态取电电路 取电，如，在交流输入电的正半周期，面板2中的开关q21导通，面板2通 过面板1中开关q11的体二极管和面板2中的开关q21构成的通路取电；在 交流输入电的负半周期，面板1中的开关q11导通，面板1通过面板2中开 关q21的体二极管和面板1中的开关q11构成的通路取电；之后，储能元件 c1和c2通过单火线电能进行充电，以供给面板中的控制芯片或驱动电路使 用。在面板1中的s12导通的情况下，如面板2中的s21导通，则负载断开， 面板1和面板2均通过断态取电电路取电，如面板2中的s22导通，则负载 导通，面板1和面板2均通过通态取电电路取电方式同上。同理，在
面板2 中的s21或s22导通的情况下，面板1和面板2均可通过通态取电电路或断 态取电电路独立取电，从而实现面板1和面板2独立取电控制，实现在不同 地点的开关面板独立控制灯负载的亮灭。本发明的单火线开关电路在不改变 原有的单火线线路结构条件下，实现智能开关改造优化，有效应用于智能家 居场合。
34.以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在 上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含 在该技术方案的保护范围之内。