一种智能控制盒的取电电路的制作方法

一种智能控制盒的取电电路
1.技术领域
2.本实用新型涉及智能控制盒，尤其涉及一种智能控制盒的取电电路。
3.

背景技术：

4.智能控制盒，俗称86盒，是指一种智能电灯或其它电器负载的控制开关，可用于取代传统的手动开关。采用智能化的控制开关盒，可以实现诸如触摸，声控，互联网远程，遥控，手机等的多样化控制方式；也可以实现场景化的自动调整，包括根据使用者需求的智能联动开关，以及配合外部环境实现的调整，而这种调整既包括灯具之间以及和智能家居之间的联动，也包括灯具自身亮度/色调/饱和度的调整。
5.实现智能控制盒的关键技术是本身电源的取电技术。传统的灯开关绝大部分采用单火布线，即只有火线没有零线的布线技术，这就为智能控制盒取电带来难度。在关灯状态取电，技术上就只能采用灯具作为负载的偷电技术，在关灯状态下有小量的电流流过灯具，使灯具产生微亮的现象，俗称为鬼火、萤火现象。
6.传统智能控制盒的取电电路如图1所示，电灯关断状态采用全交流周期高压取电，电灯开的状态则采用了低压取电，造成取电路径不统一，转换电路复杂，且都没有实施电源隔离技术，在某些情况下，会造成使用者或其他人有触电风险，造成人身伤害。
7.传统智能控制盒的取电电路在断开状态下（灯具关）取电，是对全交流周期的电流流过灯具取电，取电的电流大，容易引起灯具微亮现象，其次所取得的电压高（大于300v），转换成智能控制盒供电的低压电源的电路复杂，电能损耗大，成本高。
8.

技术实现要素：

9.本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低的智能控制盒的取电电路。
10.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种智能控制盒的取电电路，包括火线接线端子、第一负载接线端子、直流输出端、火线低压取电电路、导通角控制电路和低压隔离电路；火线低压取电电路包括受控的高压导通电路和第一整流电路，高压导通电路接在火线接线端子与第一负载接线端子之间；第一整流电路的两个输入端分别接火线接线端子和第一负载接线端子，导通角控制电路的输入端接第一整流电路的输出端，低压隔离电路的输入端接导通角控制电路的输出端，低压隔离电路的输出端为所述的直流输出端。
11.以上所述的智能控制盒的取电电路，包括第一负载的开关信号输入端子，高压导通电路包括第一双向晶闸管、第一双向光耦、第三稳压管、第四稳压管和第七电阻，第一双向晶闸管接在火线接线端子与第一负载接线端子之间；第一双向光耦发光二极管阳极的接第一负载的开关信号输入端子，阴极接信号地；第一双向光耦的第一输出端接火线接线端子，第一双向光耦的第二输出端接第三稳压管的阳极，第三稳压管的阴极接第四稳压管的阳极，第四稳压管的阳极通过第七电阻接第一负载接线端子，第四稳压管的阳极同时接第一双向晶闸管的控制端。
12.以上所述的智能控制盒的取电电路，高压导通电路包括第一继电器、第一三极管、
第三稳压管、第四稳压管和第七电阻，第一双向晶闸管和第一继电器的常开触点串接在火线接线端子与第一负载接线端子之间；第一三极管的基极接第一负载的开关信号输入端子，发射极接信号地，第一三极管的集电极通过第一继电器的线圈接低压直流电源；第三稳压管的阳极接火线接线端子，第三稳压管的阴极接第四稳压管的阳极，第四稳压管的阳极通过第七电阻接第一负载接线端子，第四稳压管的阳极同时接第一双向晶闸管的控制端。
13.以上所述的智能控制盒的取电电路，导通角控制电路包括第四三极管、mos管和第一分压电路；第一分压电路的第一端接导通角控制电路的输入端，第二端接电源地；第四三极管的基极接第一分压电路的电压输出端，发射极接电源地，集电极接mos管的栅极；mos管的漏极接导通角控制电路的输入端，源极接导通角控制电路的输出端。
14.以上所述的智能控制盒的取电电路，导通角控制电路包括第八二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和、第一电容、第二电容和第七稳压管，mos管的漏极通过第六电阻接导通角控制电路的输入端，第五电阻接在mos管的栅极与导通角控制电路的输入端之间；mos管的源极接第八二极管的阳极，第八二极管的阴极和第七稳压管的阴极分别接导通角控制电路的输出端；第七稳压管的阳极接电源地，第二电容与第七稳压管并接；，第四电阻接在第四三极管的基极与导通角控制电路的输出端之间，第一电容接在第四三极管的基极与电源地之间。
15.以上所述的智能控制盒的取电电路，低压隔离电路包括dc/dc转换芯片、高频变压器、反馈电路和低压直流输出电路，dc/dc转换芯片的电源引脚接低压隔离电路的输入端；高频变压器原边绕组的第一端接dc/dc转换芯片的电源开关输出引脚，第二端接低压隔离电路的输入端；高频变压器第一副边绕组的第一端接低压直流输出电路，第二端接信号地；高频变压器第二副边绕组的第一端接反馈电路的反馈信号输入端，第二端接电源地，反馈电路的反馈信号输出端接dc/dc转换芯片的反馈信号输入引脚。
16.以上所述的智能控制盒的取电电路，低压隔离电路包括吸收电路、，吸收电路包括第十一二极管、第十一电阻和第十一电容；第十一电阻与第十一电容并接后，第一端接高频变压器原边绕组的第一端，第二端接第十一二极管的阳极，第十一二极管的阴极接高频变压器原边绕组的第二端；反馈电路包括第九二极管、第二分压电路和第三电容，第九二极管的阳极接高频变压器第二副边绕组的第一端，阴极接第二分压电路的第一端，第二分压电路的第二端和dc/dc转换芯片的接地引脚接电源地；第二分压电路的电压输出端接dc/dc转换芯片的反馈信号输入引脚，第三电容与第二分压电路并接；低压直流输出电路包括第十二极管、滤波电容和所述的直流输出端，第十二极管的阳极接高频变压器第一副边绕组的第一端，阴极接所述的直流输出端，滤波电容接在第十二极管的阴极与信号地之间。
17.以上所述的智能控制盒的取电电路，包括零线取电电路和/或负载端子取电电路，零线取电电路包括零线接线端子、第五二极管和第六二极管，第五二极管的阴极和第六二极管的阳极接零线接线端子，第五二极管的阳极接电源地，第六二极管的阴极作为零线取电电路的输出端接导通角控制电路的输入端；负载端子取电电路包括第二负载接线端子、第三负载接线端子、第二负载控制电路、第三负载控制电路和第二整流电路，第二整流电路的两个输入端分别接第二负载接线端子和第三负载接线端子，；第二整流电路的输出端作为负载端子取电电路的输出端接导通角控制电路的输入端。
18.以上所述的智能控制盒的取电电路，第二负载控制电路包括第二负载的开关信号
输入端子、第二双向晶闸管、第二双向光耦和第八电阻，第二双向晶闸管接在火线接线端子与第二负载接线端子之间；第二双向光耦发光二极管阳极的接第二负载的开关信号输入端子，阴极接信号地；第二双向光耦的第一输出端接火线接线端子，第二双向光耦的第二输出端接接第二双向晶闸管的控制端，同时通过第八电阻接第二负载接线端子；第三负载控制电路包括第三负载的开关信号输入端子、第三双向晶闸管、第三双向光耦和第九电阻，第三双向晶闸管接在火线接线端子与第三负载接线端子之间；第三双向光耦发光二极管阳极的接第三负载的开关信号输入端子，阴极接信号地；第三双向光耦的第一输出端接火线接线端子，第三双向光耦的第三输出端接接第三双向晶闸管的控制端，同时通过第九电阻接第三负载接线端子。
19.以上所述的智能控制盒的取电电路，第二负载控制电路包括第二负载的开关信号输入端子、第二继电器和第二三极管，第二继电器的常开触点串接在火线接线端子与第二负载接线端子之间；第二三极管的基极接第二负载的开关信号输入端子，发射极接信号地，第二三极管的集电极通过第二继电器的线圈接低压直流电源；第三负载控制电路包括第三负载的开关信号输入端子、第三继电器和第三三极管，第三继电器的常开触点串接在火线接线端子与第三负载接线端子之间；第三三极管的基极接第三负载的开关信号输入端子，发射极接信号地，第三三极管的集电极通过第三继电器的线圈接低压直流电源。
20.本实用新型电路结构简单，所用元器件少，成本较低。
21.附图说明
22.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
23.图1是现有技术智能控制盒取电电路的原理框图。
24.图2是本实用新型实施例智能控制盒取电电路的原理框图。
25.图3是本实用新型实施例智能控制盒火线低压取电的示意图。
26.图4是本实用新型实施例1智能控制盒取电电路的电路图。
27.图5是本实用新型实施例2智能控制盒取电电路的电路图。
28.具体实施方式
29.本实用新型实施例智能控制盒取电电路的结构和原理如图2和图3所示，包括火线接线端子、灯线（负载）接线端子、零线接线端子、直流输出端vcc、火线低压取电电路、导通角控制电路和低压隔离电路。
30.如图2所示，火线接线端子用于外接交流电源的火线，灯线（负载）接线端子用于外接灯线（负载）。火线低压取电电路包括受控的高压导通电路和第一整流电路，高压导通电路接在火线接线端子与负载接线端子之间。整流电路的两个输入端分别接火线接线端子和灯线（负载）接线端子，导通角控制电路的输入端接整流电路的输出端，低压隔离电路的输入端接导通角控制电路的输出端，低压隔离电路的输出端vcc为取电电路的直流输出端。
31.如图3和图4所示，高压导通电路接在火线接线端子与负载接线端子之间。 当程序控制灯打开时，第一灯开关信号为高，第一双向晶闸管光耦内的双向晶闸管触发导通，第一双向晶闸管两级在高电压区间，其电压差超过串接在一起的第一双向晶闸管光耦，加正向第三稳压二极管，加第四反向稳压二极管组成的触发电路的电压时，第一晶闸管的触发端因为有电流流过而触发导通，交流电源对灯（负载）供电；在交流周期的低电压区间，第四反向稳压二极管无法击穿形成电流，第一晶闸管的触发电路因为没有电流流过而截止，此时
on/off1,lamp on/off2,lamp on/off3全部为高电压，控制第一到第三双向晶闸管光耦内的晶闸管导通，晶闸管q1、q2、q3将会被触发导通，其中q1由于其为受控的延时触发电路，触发前pl和pl1之间仍有一定的低电压差，此电压经过d1整流后，给后端提供电源。虽然此种状态pl和pl2,pl3之间短路，相互之间没有电压差，已无法取到电压，但因为pl,pl1仍可给后端电源供电，并不影响后端电源的供电情况。如果没有q1的延时触发电路，pl和pl1,pl2,pl3之间就完全短路，d1,d2输入端等电位，后端也就无法取电。q1虽延时导通，但大部分时间仍是导通的，对lamp1的供电影响较小。所以，lamp1
‑
3全部打开时，此时取电为低压取电。
38.导通角控制电路包括第八二极管d8、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第一电容c1、第四三极管q4、mos管和由电阻r2与r3组成第一分压电路。第一分压电路的第一端接导通角控制电路的输入端（第一全桥整流电路d1的输出端），第二端接电源地gnd。第四三极管q4的基极接第一分压电路的电压输出端（电阻r2与r3的连接点），发射极接电源地gnd，集电极接mos管的栅极。mos管的漏极通过第六电阻r6接导通角控制电路的输入端（第一全桥整流电路d1的输出端），第五电阻r5接在mos管的栅极与导通角控制电路的输入端之间。mos管的源极接第八二极管d8的阳极，第八二极管d8的阴极接导通角控制电路的输出端，第七稳压管d7的阴极接第八二极管d8的阴极，阳极接电源地gnd，第二电容c2与第七稳压管d7并接。第四电阻r4接在第四三极管q4的基极与导通角控制电路的输出端之间，第一电容c4接在第四三极管q4的基极与电源地gnd之间。
39.如图3和图4所示，在220v交流市电中，电压是从负到正的交变电压，一个周期为360度，可以控制在适当的角度让电流流过负载取得电压，如果控制在输入交变电压为低时有电流流向负载，从而负载不会产生高压。具体的，当输入电压经过d1整流后，产生脉冲电压，并经过r2与r3分压加到q4的基极。如图3和图4所示，当电压较低时在a
→
b区间和c
→
d区间， q4基极电压低，q4不会导通，q4的集电极为高电平，q5的gs正压，q5导通，电流由d1向c2充电而取得电压。当电压进一步上升，如b
→
c区间，q4基极电压大于门限电压，q4导通，q4集电极饱和导通降为低电压，q5的gs产生负压，q5截止，没有电流向c2充电。此时c2的电压维持在之前的低电压，实现了低压取电的目的。
40.在不同的负载和市电电压变化时，c2的电压也会相应的变化，为稳定c2的输出，电路中引入r4作为负反馈电路，当c2电压偏高时，通过r4提前让q4基极变高而导通，从而关断q5，停止电源向c2充电，这就起到了稳定作用。反之，则延长q4的导通，延长向c2的充电，起到让c2电压增加的目的，稳定了c2的电压。
41.低压隔离电路包括dc/dc转换芯片u4（lc3312d）、高频变压器t1、反馈电路、低压直流输出电路和吸收电路。dc/dc转换芯片u4的电源引脚接低压隔离电路的输入端（导通角控制电路的输出端）。高频变压器t1原边绕组的第一端接dc/dc转换芯片u4的电源开关输出引脚sw，第二端接低压隔离电路的输入端。高频变压器t1变压器t1的第一副边接低压直流输出电路，第二端接信号地sgnd。高频变压器t1第二副边绕组t1
‑
2的第一端接反馈电路的反馈信号输入端，第二端接电源地gnd，反馈电路的反馈信号输出端接dc/dc转换芯片u4的反馈信号输入引脚fb。
42.吸收电路包括第十一二极管d11、第十一电阻r11和第十一电容c11。第十一电阻r11与第十一电容c11并接后，第一端接高频变压器t1原边绕组的第一端，第二端接第十一二极管d11的阳极，第十一二极管d11的阴极接高频变压器t1原边绕组的第二端。反馈电路
包括第九二极管d9、由电阻r11与电阻r12串接组成的第二分压电路和第三电容c3，第九二极管d9的阳极接高频变压器t1第二副边绕组t1
‑
2的第一端，阴极接第二分压电路的第一端，第二分压电路的第二端和dc/dc转换芯片u4的接地引脚接电源地gnd。第二分压电路的电压输出端（电阻r11与电阻r12的连接点）接dc/dc转换芯片u4的反馈信号输入引脚fb，第三电容c3与第二分压电路并接。低压直流输出电路包括第十二极管d10 、由电容c4和电容c5组成的滤波电容和直流输出端 5v，第十二极管d10 的阳极接高频变压器t1第一副边绕组t1
‑
1的第一端，阴极接直流输出端 5v，滤波电容接在第十二极管d10 的阴极与信号地sgnd之间。
43.u4是一个dc
‑
dc电路，实际是一个开关转换电路，c2输入电压的变化及次级整流端c4的电压变化，将会通过次级整流的c3电压，反馈到dc
‑
dc芯片，芯片u4通过调整开关的导通时间，实现稳压的目的。由于能量传输是通过变压器实现，初次级电路是分开的，实现了电路的隔离作用。
44.零线取电电路包括第五二极管d5和第六二极管d6，第五二极管d5的阴极和第六二极管d6的阳极分别接零线接线端子pn，第五二极管d5的阳极接电源地gnd，第六二极管d6的阴极作为零线取电电路的输出端接导通角控制电路的输入端。
45.负载端子取电电路包括第二负载控制电路、第三负载控制电路和第二全桥整流电路d2 ，第二全桥整流电路d2 的两个输入端分别接第二负载接线端子pl2和第三负载接线端子pl3。第二全桥整流电路d2 的输出端作为负载端子取电电路的输出端接导通角控制电路的输入端。
46.在lamp1，lamp2,lamp3都处于关断状态，q1,q2,q3两端都会要电压差（pl相对于pl1,pl2,pl3），d1,d2整流电路工作，此时负载的电流就会被三个灯（负载）所平均，每个负载偷取的电流减少，弱化了三个灯的微亮现象。当lamp1，lamp2,lamp3都打开，双向晶闸管q2,q3短路，即pl2,pl3和pl短路，双向晶闸管q1由于触发电路d3,d4,r7组成的延时触发电路，导致在q1被触发导通前，其两端pl,pl1仍有电压差，电流就会经
①
pl
→
d1,
②
pl2
→
d2,
③
pl3
→
d2流向负载c2
→
地，再通过地
→
d1
→
pl1形成回路，取电给后端。其余在三个灯的开和关的任一组合情况，q1,q2,q3其中一个的两端都会有电压，d1,d2整流电路就会有电流输出，后端也就能取到电了。
47.第二负载控制电路包括第二双向晶闸管q2、第二双向光耦u2和第八电阻r8，第二双向晶闸管q2接在火线接线端子pl与第二负载接线端子pl2之间。第二双向光耦u2发光二极管阳极的接第二负载的开关信号输入端子lamp2 on/off，阴极接信号地sgnd。第二双向光耦u2的第一输出端接火线接线端子pl，第二双向光耦u2的第二输出端接接第二双向晶闸管q2的控制端，同时通过第八电阻r8接第二负载接线端子pl2。
48.第三负载控制电路包括第三双向晶闸管q3、第三双向光耦u3和第九电阻r9，第三双向晶闸管q3接在火线接线端子pl与第三负载接线端子pl3之间。第三双向光耦u3发光二极管阳极的接第三负载的开关信号输入端子lamp3 on/off，阴极接信号地sgnd。第三双向光耦u3的第一输出端接火线接线端子pl，第三双向光耦u3的第三输出端接接第三双向晶闸管q3的控制端，同时通过第九电阻r9接第三负载接线端子pl3。
49.本实用新型实施例2智能控制盒取电电路的结构如图5所示，实施例2智能控制盒取电电路的结构与实施例1智能控制盒取电电路的结构基本相同，其区别主要在受控的开
关导通电路、第二负载控制电路和第三负载控制电路。
50.实施例2智能控制盒取电电路的高压导通电路包括第一继电器k1、第一三极管q5、第三稳压管d3、第四稳压管d4和第七电阻r7，第一双向晶闸管q1和第一继电器k1的常开触点串接在火线接线端子pl与第一负载接线端子pl1之间。第一三极管q5的基极接第一负载的开关信号输入端子lamp1 on/off，发射极接信号地sgnd，第一三极管q5的集电极通过第一继电器k1的线圈接低压稳压隔离电路的直流电源输出vcc 5v。第三稳压管d3的阳极接火线接线端子pl，第三稳压管d3的阴极接第四稳压管d4的阳极，第四稳压管d4的阳极通过第七电阻r接第一负载接线端子pl1，第四稳压管d4的阳极同时接第一双向晶闸管q1的控制端。
51.第二负载控制电路包括第二继电器k2和第二三极管q6，第二继电器k2的常开触点串接在火线接线端子pl与第二负载接线端子pl2之间。第二三极管q6的基极接第二负载的开关信号输入端子lamp2 on/off，发射极接信号地sgnd，第二三极管q6的集电极通过第二继电器k2的线圈接低压直流电源vcc 5v。第三负载控制电路包括第三负载的开关信号输入端子lamp3 on/off、第三继电器k3和第三三极管q7，第三继电器k3的常开触点串接在火线接线端子pl与第三负载接线端子pl3之间。第三三极管q7的基极接第三负载的开关信号输入端子lamp3 on/off，发射极接信号地sgnd，第三三极管q7的集电极通过第三继电器k3的线圈接低压直流电源vcc 5v。
52.本实用新型以上实施例采用控制导通角的取电方法，实现了整体的低压取电（小于25v）。相对于全交流周期取电，在负载不工作的状态下，交流电的高压部分不取电，因而取电电流小，可以有效减轻灯具的微亮现象，而且转换成供电vcc电源的效率高。整个电路所用元器件少，成本低，能量损耗降低，转换效率提升，更节能环保。
53.本实用新型以上实施例具有以下有益效果：
54.1）无需ac
‑
dc转换电路，电路简单实用，所用元器件少，成本较低；
55.2）转换效率高，减少了偷电的能量，关断状态取电小，减轻了灯具的微亮现象；
56.3）高电压转低电压的ac
‑
dc转换效率一般在50%左右。而低压的dc
‑
dc转换电路，效率通常在95%，本实施例电路转换效率高，减少能源消耗；
57.4）损耗能量小，耗费电少，相比传统取电环保；
58.5）没有高压转换电路，过压，发热的现象将减轻，可靠性增加。由于采用低压dc
‑
dc转换电路，相对于背景技术的高压ac
‑
dc，所产生的的寄生振荡能量小，emi得到了减轻，可靠性和电磁兼容性好；
59.6）采用隔离电源，保证冷热地的分离，用电安全。