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构思巧妙的单线电子开关供电电路

作者:dolphin时间:2016-09-29

  单线进出的电子开关(以下简称为单线开关)有着广阔的应用前景:一方面它可以直接代换家居中普通的机械式墙壁开关,安装和代换都很方便;另一方面还可以方便地实现遥控或智能控制。然而,正因为只有单线进出(火线进、火线出),没有零线;在开关闭合时,开关两端电压几乎为零,单线开关的自身供电如何解决?况且,又由于开关所控制的负载的不确定性,使得这个问题难上加难。针对以上问题设计并制作了一款单线电子开关的电源电路。巧妙的解决了这一难题。
  
  一、性能简介:
  
  该电路的巧妙之处是:电路基于可控硅斩波原理,利用交流电过零后的起始段部分来给电路自身供电;在电压上升到设定值之后,单向可控硅导通,电路便被旁路。这样,一方面保证了输出电压的稳定.解决了因为负载电流的变化而影响电路自身供电的问题,带负载能力强;另一方面,由于可控硅工作于开关状态,具有自身压降小、功耗低等优点。用户要改变输出电源电压的高低。只要改变稳压二极管的稳压值就可以轻易实现。
  
  二、电路原理:
  
  电源电路如图所示,电路左边AB端为220V市电输入端。串联负载灯泡L或其它需控负载;右边CD端是电子开关的低压电源输出端,为控制电路供电。G为开关控制端,高电平时对应“开”,光耦MOC3060作为控制负载的开关,光耦导通相当于开关闭合,灯泡发光。

电源电路


  
  下面按开关的两种状态来分析电路工作原理:
  
  电子开关开启前:当控制端G为低电平时,光耦MOC3060截止,相当于开关处于断开状态。此时,220V市电通过电容C1降压,由全桥QL整流、通过D1后经电容C2滤波,给控制电路提供低压直流待机电源。由于电路中的电流只有几毫安,灯不会亮。在此过程中,单向可控硅SCR基本处于截止状态,当电容C1选得过大、输出电压过高使稳压二极管DW击穿时,可控硅SCR才会导通。达到限压目的。
  
  电子开关开启后:当控制端G为高电平时,光耦中的可控硅导通,相当于开关闭合,此时灯泡发光。市电通过全桥QL整流后输出脉动直流电,在输出电压没有达到稳定值之前,单向可控硅SCR不导通;电流流经D1、由电容C2滤波后给控制电路供电。随着电压上升,稳压二极管DW被击穿,单向可控硅SCR被触发导通,从而将主回路电流旁路,这时控制电路由电容C2供电,而与负载无关。这样,每半个周期重复一次。周而复始,电路只利用了脉动直流电过零后的起始段部分来给自身供电。此后,因为可控硅SCR导通而将后级电路旁路,从而避免了开关电路和负载的相互影响,又保证了电子开关开启后的自身电源供给。
  
  可见,不论电子开关导通还是截止,都能够解决电子开关电路的自身供电问题。电路功耗很低,受负载影响小。不过,该电路输出电压有轻微波动,若用于要求较高场合,可在输出端再加一级稳压电路便可。
  
  三、器材选用与调试:
  
  1.图中可控硅、二极管、桥堆应根据负载电流大小而选定。控制灯具一般选1A便可,击穿电压要在400V以上。
  
  2.图中光耦MOC3060作为开关用,可用MOC3062、MOC3063直接代替,也可根据具体情况选用继电器、固态继电器等来代替。
  
  3.电容C1要依据待机电流的大小而定,一般选0.1μF左右;为了减小纹波,电容C2的容量要足够大,一般大于100μF。
  
  这样,只要用它来给相应的控制电路供电,就可以做成单线进出的:“热释电人体红外线开关”、“亚超声遥控开关”,“人体感应电子开关”,“红外线遥控电子开关”等多种电子开关,可直接替代现有的墙壁开关而实现遥控或电控,应用前景非常广阔。
  
  此设计构思巧妙,避免了负载和供电电路之间的相互影响,在此电路的基础上可以设计多种其他功能的电路,文中内容对电路设计的要求描述清楚,有兴趣的话可以参考此设计完成本电路制作。

用继电器代换图



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