目前二线制无零线输入体育墙壁开关除供电电路之外的其它电路如控制电路、驱动元件等的供电大多采用在开关关闭时由关态供电电路在电力线路的电压回路中取电的方法即关态供电方法其电路称为关态供电电路以及在开关开启时由开态供电电路在电力线路的电流回路中取电的供电方法即开态供电方法其电路称为开态供电电路。关态供电方法一般采用阻容降压整流滤波或变压器降压整流滤波当开关关闭时由于开关的控制电路需要维持正常待机工作会消耗较小的功率而在开关开启的瞬间开关消耗较大的功率用继电器作为开关的驱动元件更是如此。
即使控制电路及微控制器在开关关闭时的待机功耗很低为了保证开关的正常开启需要较大的关态供电电流大于等于开关的最大工作电流否则开关开启的瞬间电压迅速下降使得控制电路不能继续正常工作。因此在开关关闭时仍有较大的待机电流流过开关当负载为节能灯或日光灯时灯具会发生闪烁现象。为了不使灯具闪烁有的采用在负载两端并联阻容元件作为负载连接器的方法这就增加了安装难度使体育开关难以推广。
基于以上问题本文提供了一种用于二线制体育开关的供电电路在开关关闭时给控制电路提供很小的电流用以维持待机工作开关开启的瞬间先由控制单元控制关态供电单元提供较大的工作电流给控制单元和驱动元件使开关开启然后转入开态供电状态。当开关关闭时控制单元控制关态供电单元提前进入大电流工作状态迅速补充开关关闭瞬间控制单元和驱动元件消耗的功率使电源滤波电容两端的电压维持在额定值。有效地解决了负载灯具闪烁的问题。
供电电路如图1所示包括开态供电单元、关态供电单元及稳压滤波单元其特征在于关态供电单元还包括瞬态电流控制电路开关开启的瞬间先由控制单元的控制端口发出控制信号给与其相连的瞬态电流控制电路瞬态电流控制电路通过稳压滤波单元提供较大的工作电流给控制单元和驱动元件再由控制单元控制驱动元件使开关开启转入开态供电状态。当开关关闭时控制单元控制关态供电单元提前进入大电流工作状态迅速补充开关关闭瞬间控制单元和驱动元件消耗的功率使电源滤波电容两端的电压维持在额定值然后瞬态电流控制电路维持很低的电流供控制单元进入休眠待机状态时使用。
该供电电路与现有技术相比具有以下优点只要控制单元保证有足够低的静态功耗就可以通过瞬态电流控制电路既能把开关的静态电流控制在最低限度以维持开关系统进入休眠待机状态又能在开关开启瞬间提供充足的工作电流给控制单元和驱动元件使开关准确开启解决了负载灯具闪烁的问题。而且不用安装负载阻容元件可直接替换普通开关适合各种灯具使用使二线制体育开关的推广应用成为可能。
工作原理及实现方式 图1中AC/DC转换电路可采用常用的阻容降压、整流方式进行电压转换可用全波整流也可用半波整流。AC/DC转换电路的输出端接瞬态电流控制电路的输入端IN。瞬态电流控制电路的输出端关态供电单元的输出端OUT和开态供电单元的输出端均与稳压滤波单元的VCC连接。经稳压滤波单元输出的稳定直流电压VCC加在与其连接的电流控制输入端口。控制单元的电流控制输出端口与瞬态电流控制电路的电流控制输入端口Ctrl连接。
瞬态电流控制电路包括R1R4、场效应管Q1和Q2、电容C1、二极管D1二极管D1的正极作为瞬态电流控制电路的输入端IN负极与Q1的漏极和R1的一端连接Q1的源极与R3的一端连接R3的另一端与R4的一端连接形成瞬态电流控制电路的输出端口OUT。Q1的栅极与R2连接R2的另一端与R1的另一端及Q2的漏极连接Q2的栅极与R4的另一端及C1的一端连接并作为瞬态电流控制电路的电流控制输入端口CtrlQ2的源极与C1的另一端连接形成公共地并与开关各单元的直流公共地连接。
当开关处于关闭状态时L、N两端加220V交流电压的瞬间Q2截止Q1通过电阻R1、R2获得较高的栅极电压处于充分导通状态有大电流流过Q1的源极经分压限流电阻R3送到稳压滤波单元稳压滤波单元中的电容同时起到了存储电能的作用经稳压滤波使系统获得工作电压VCC。在瞬态电流控制电路的OUT端口电压升高的同时Q2的栅极经R4获得电压而导通Q1的栅极电压随之降低当OUT端口电压升高到VCC后Q1的栅极获得较低的电压而处于低导通状态只要控制单元的静态功耗足够低Q1处于低导通状态时系统仍能够将工作电压稳定在额定值。
开关开启时先由控制单元的控制端口输出一个低电平给与其连接的瞬态电流控制电路的电流输入端口Ctrl输入到Q2的栅极Q2截止Q1由R1、R2获得较高的栅极电压而充分导通瞬态电流控制电路在瞬间经过稳压滤波单元给控制单元和驱动元件提供较大的工作电流再由控制单元控制驱动元件使开关开启转入开态供电状态。此时关态供电电路失去电压停止工作控制单元的控制端口经上拉电阻R4获得高电平也可以由控制单元将其转换为低电平为开关关闭瞬间提供大电流供电提前做好准备。 开关关闭时先由控制单元的控制端口输出一个低电平或如上所述关闭前保持为低电平状态给与其连接的瞬态电流控制电路的电流控制输入端口Ctrl开关关闭的瞬间瞬态电流控制电路的输入端获得电压和电流Q2截止Q1由R1、R2获得较高的栅极电压而充分导通使输出电流增加。
瞬态电流控制电路在瞬间可给稳压滤波单元和控制单元提供较大的工作电流迅速补充开关关闭瞬间控制单元和驱动元件消耗的功率以及开关由开启到关闭瞬间所消耗的稳 压滤波单元中电容器所存储的电能使稳压滤波单元两端的电压维持在额定值。然后控制单元的控制端口输出高电平给与其连接的瞬态电流控制电路的电流控制输入端口CtrlQ2导通Q1处于低导通状态瞬态电流控制电路维持很低的电流供控制单元进入休眠待机状态使用。 该电路能够在负载灯具关闭后为系统提供微弱的电流而不使负载灯具闪烁又能在开灯瞬间为系统提供足够大的启动电流。
结语 在实际应用过程中验证了该电路的合理性工作稳定可靠有效地解决了体育开关中负载灯具闪烁的问题。
原发布时间：2012-12-11 10:55:33
