專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可控交流開(kāi)關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域和電器控制領(lǐng)域，具體是指能夠降低電源在待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí) 的輸入功耗一種節(jié)電電路，也是實(shí)現(xiàn)各種電氣設(shè)備、電機(jī)、感性負(fù)載等的交流輸入的開(kāi)關(guān)控 制、保護(hù)等功能的一種可控交流開(kāi)關(guān)電路。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電器產(chǎn)品被大量使用，隨之也使電能大量消耗。實(shí) 際上，電子電器產(chǎn)品待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功耗是固定的功率損耗，電器產(chǎn)品即使不用，這 部分電能也是要被消耗的，因此，降低電源在待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功耗可以減少電能被 白白的浪費(fèi)，有利于節(jié)能減排，是延緩能源消耗的有效手段。為此，各國(guó)政府和機(jī)構(gòu)也相繼 出臺(tái)了與節(jié)能減排相應(yīng)的能效標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，現(xiàn)有的大功率可控交流開(kāi)關(guān)如固態(tài)繼電器，其內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)一般采 用電流控制型的功率器件，如兩只單向可控硅互為反向并聯(lián)或單只雙向可控硅。這種器件 觸發(fā)電流一般在5毫安以上，甚至達(dá)到幾十毫安，驅(qū)動(dòng)損耗比較大，不利于滿(mǎn)足節(jié)能要求。 現(xiàn)有的大功率可控交流開(kāi)關(guān)在采用兩只單向可控硅互為反向并聯(lián)時(shí)，雖然正負(fù)向的驅(qū)動(dòng)相 對(duì)來(lái)說(shuō)要平衡一點(diǎn)，但因器件數(shù)目多，制造成本高，而采用單只雙向可控硅作為可控交流開(kāi) 關(guān)，則因雙向可控硅本身結(jié)構(gòu)特性使得正負(fù)向的驅(qū)動(dòng)不是很對(duì)稱(chēng)，而且大功率的雙向可控 硅觸發(fā)電流大，工作速度會(huì)比較慢，關(guān)斷時(shí)的電流拖尾影響嚴(yán)重，容易產(chǎn)生很強(qiáng)的諧波干擾 和功率損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需解決的技術(shù)問(wèn)題是(1)、降低用電設(shè)備的供電電源在待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功耗；(2)、解決作為交流開(kāi)關(guān)的雙向可控硅的觸發(fā)電路的正負(fù)向驅(qū)動(dòng)波形不對(duì)稱(chēng)的問(wèn) 題；(3)、解決作為交流開(kāi)關(guān)的雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電流大，引起驅(qū)動(dòng)電路損耗增加的問(wèn) 題；(4)、解決雙向可控硅交流開(kāi)關(guān)工作速度慢，關(guān)斷時(shí)的電流拖尾影響嚴(yán)重，易產(chǎn)生 很強(qiáng)的諧波干擾的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供一種可控交流開(kāi)關(guān)電路，至少包括交流開(kāi)關(guān)電路單元、電流檢測(cè)電路單元、電 流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制 電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元；所述交流開(kāi)關(guān)電路單元具有開(kāi)關(guān)輸出端K，所述交 流開(kāi)關(guān)電路單元與電流檢測(cè)電路單元串聯(lián)與交流輸入端AC2、ACl之間；所述電流檢測(cè)電路 單元檢測(cè)流過(guò)交流開(kāi)關(guān)電路單元的反映用電設(shè)備工作狀態(tài)的電流，經(jīng)電流放大電路單元放 大后輸出給電壓比較單元，與有電壓基準(zhǔn)電路單元輸出的基準(zhǔn)電壓比較后，輸出信號(hào)作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的一路輸入信號(hào)；所述過(guò)零信號(hào)電路單元、交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成 電路單元作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的另兩路輸入信號(hào)，三路信號(hào)經(jīng)零開(kāi)關(guān)控制電路單元處 理后輸出給內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元隔離驅(qū)動(dòng)交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通 和斷開(kāi)。上述可控交流開(kāi)關(guān)電路可作為電源節(jié)能電路模塊，與用電設(shè)備的電源電路連接。所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊作為電源節(jié)電器使用時(shí)，用電設(shè)備與電源輸入端 AC2及開(kāi)關(guān)輸出端K連接。與上述技術(shù)方案類(lèi)似的，本發(fā)明還提供一種可控交流開(kāi)關(guān)電路，至少包括交流開(kāi) 關(guān)電路單元、電流檢測(cè)電路單元、電流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單 元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元；所述交流開(kāi)關(guān) 電路單元具有開(kāi)關(guān)輸出端K，所述交流開(kāi)關(guān)電路單元與電流檢測(cè)電路單元串聯(lián)與交流輸入 端AC2、AC1之間；所述電流檢測(cè)電路單元檢測(cè)流過(guò)交流開(kāi)關(guān)電路單元的反映用電設(shè)備工作 狀態(tài)的電流，經(jīng)電流放大電路單元放大后輸出給電壓比較單元，與有電壓基準(zhǔn)電路單元輸 出的基準(zhǔn)電壓比較后，輸出信號(hào)作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的一路輸入信號(hào)；所述過(guò)零信號(hào) 電路單元、外部控制信號(hào)隔離電路單元作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的另兩路輸入信號(hào)，三路 信號(hào)經(jīng)零開(kāi)關(guān)控制電路單元處理后輸出給內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元隔離驅(qū)動(dòng)交流開(kāi)關(guān) 電路單元內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和斷開(kāi)。該技術(shù)方案所述可控交流開(kāi)關(guān)電路直接作為可控交 流開(kāi)關(guān)使用時(shí)，與用電設(shè)備直接連接。所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊作為可控交流開(kāi)關(guān)使用時(shí)，具有外部控制信號(hào)端 V+、V-,外部控制信號(hào)端V+、V- 一端與外部控制信號(hào)隔離電路單元連接，另一端與用電設(shè)備 連接。用電設(shè)備還與電源輸入端AC2及開(kāi)關(guān)輸出端K連接。進(jìn)一步的，上述兩基本方案中均可增加用于實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備或電源的過(guò)流、短路保 護(hù)功能的過(guò)流保護(hù)電路單元；且還包括各功能電路提供電源的電源電路單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路作為電源節(jié)能電 路模塊，當(dāng)電源在待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí)，內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)按設(shè)定的時(shí)間導(dǎo)通后關(guān)閉一段時(shí)間，使 得電源獲得的電能減少，輸入功耗就顯著減小，節(jié)能效果明顯，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì) 效益。同時(shí)，所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路作為可控交流開(kāi)關(guān)使用時(shí)，內(nèi)部電路包含了過(guò)零 檢測(cè)控制電路，可控交流開(kāi)關(guān)都是在正弦交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)，諧波干擾比較??；可控交 流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部采用場(chǎng)控型雙向開(kāi)關(guān)來(lái)觸發(fā)雙向可控硅實(shí)現(xiàn)交流的開(kāi)關(guān)控制或直接采用 場(chǎng)控型雙向開(kāi)關(guān)作為交流開(kāi)關(guān)，場(chǎng)控型器件驅(qū)動(dòng)電流小，開(kāi)關(guān)速度快，使得開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生 的諧波干擾進(jìn)一步減少。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果還在于1)、可以實(shí)現(xiàn)模塊化，利于批量生產(chǎn)；2)、功能多樣，既可以作為電源節(jié)電器使用，又可以作為可控交流開(kāi)關(guān)使用，作為 固態(tài)繼電器使用時(shí)，比電磁式機(jī)械繼電器更有優(yōu)越性；3)、適用范圍廣，用于控制輸入呈現(xiàn)感性的負(fù)載或用電設(shè)備效果優(yōu)越。


圖1是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路的原理框圖2是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)電路單元的第一種原理 框圖；圖3是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)電路單元的第二種原理 框圖；圖4是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊作為電源節(jié)電器使用時(shí)與用電設(shè)備 中的電源連接關(guān)系圖；圖5是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊作為可控交流開(kāi)關(guān)時(shí)與用電設(shè)備的 連接關(guān)系圖；圖6是本發(fā)明所述的交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元具 體實(shí)施電路圖；圖7是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)電路單元的第一種具體 實(shí)施電路原理圖；圖8是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路除交流開(kāi)關(guān)電路單元以外的其它單元第 二種具體實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案 作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖1、圖4、圖5，本發(fā)明所述可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部至少應(yīng)包括交流開(kāi)關(guān)電路 單元、電流檢測(cè)電路單元、電流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)零 信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元、電源電路單元。所述可 控交流開(kāi)關(guān)電路作為模塊使用，至少具有兩個(gè)交流輸入端AC1、AC2和一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出端K。如圖4，所述可控交流開(kāi)關(guān)電路作為電源節(jié)電器電路使用時(shí)，內(nèi)部增設(shè)交流過(guò)零 開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元。具體的，該模塊是串聯(lián)在用電設(shè)備供電電源的輸入回路中，用電 設(shè)備供電電源的交流輸入端5和模塊的開(kāi)關(guān)輸出端K相連接，用電設(shè)備供電電源的交流輸 入端4和模塊的交流輸入端AC2相連接，模塊的交流輸入端ACl和交流輸入端AC2則接入 單相交流市電。工作時(shí)，由電流檢測(cè)電路單元檢測(cè)流過(guò)交流開(kāi)關(guān)電路單元的反映用電設(shè)備工作狀 態(tài)的電流，經(jīng)電流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元處理后作為內(nèi)部控 制信號(hào)隔離電路單元的一路輸入信號(hào)，而由過(guò)零信號(hào)電路單元、交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成 電路單元輸出信號(hào)作為過(guò)零開(kāi)關(guān)控制電路單元的另兩路輸入信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)零開(kāi)關(guān)控 制電路單元處理后輸出給內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元隔離驅(qū)動(dòng)交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的 交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和斷開(kāi)。當(dāng)用電設(shè)備待機(jī)或電源空載時(shí)，電壓比較電路單元這一路輸出低電 平，則只有交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元這一路信號(hào)起作用，內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路 單元隔離輸出的信號(hào)是與交流同步過(guò)零開(kāi)關(guān)且按設(shè)定開(kāi)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的重復(fù)脈沖串， 則交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)按此規(guī)則重復(fù)導(dǎo)通和斷開(kāi)，使得和交流開(kāi)關(guān)電路單元 串聯(lián)的用電設(shè)備獲得的平均功率減少，從而節(jié)約電能。如圖5，所述可控交流開(kāi)關(guān)電路作為可控交流開(kāi)關(guān)使用時(shí)，內(nèi)部增設(shè)外部控制信號(hào)隔離電路單元，而交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元?jiǎng)t不需要。具體的，模塊串聯(lián)在受控用 電設(shè)備和單相交流電之間，可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊的控制信號(hào)輸入端V+和V-分別與受控 用電設(shè)備的控制信號(hào)輸出端8和9相連接，受控用電設(shè)備的交流輸入端7與可控交流開(kāi)關(guān) 電路模塊的開(kāi)關(guān)輸出端K相連接，受控用電設(shè)備的交流輸入端6與可控交流開(kāi)關(guān)電路模塊 的交流輸入端AC2連接，模塊的交流輸入端ACl和交流輸入端AC2則接入單相交流市電。可 控交流開(kāi)關(guān)電路受外部控制信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)交流過(guò)零同步開(kāi)關(guān)控制。其它工作原理與作 為電源節(jié)電器電路使用時(shí)一樣。上述兩種使用環(huán)境中，所述可控交流開(kāi)關(guān)電路都可增設(shè)過(guò)流保護(hù)電路單元，實(shí)現(xiàn) 用電設(shè)備或電源的過(guò)流、短路保護(hù)功能，使設(shè)備免于損壞。實(shí)施例框圖見(jiàn)圖1。如圖2、圖3所示，具體實(shí)施時(shí)，所述交流開(kāi)關(guān)電路單元包括與交流輸入端AC2連接 的交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元，驅(qū)動(dòng)電路單元，一端與驅(qū)動(dòng)電路單元連接、另一端與開(kāi)關(guān)輸 出端K連接的場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元，所述驅(qū)動(dòng)電路單元連接內(nèi)部控制信號(hào)隔離電 路單元?；蛘?，可進(jìn)一步包括雙向可控硅開(kāi)關(guān)，其連接于場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元與上 述開(kāi)關(guān)輸出端K之間。更具體的，所述交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元由場(chǎng)效應(yīng) 管QA、QB組成，場(chǎng)效應(yīng)管QA、QB的源極、柵極連接在一起作為場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)器件新的 源極、柵極；QA、QB的漏極分別作為場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)器件的第一開(kāi)關(guān)輸出端Kl和第二 開(kāi)關(guān)輸出端K2.第一開(kāi)關(guān)輸出端Kl即該模塊的開(kāi)關(guān)輸出端K，與用電設(shè)備連接；第二開(kāi)關(guān) 輸出端K2與電流檢測(cè)電路單元連接。所述的場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元具體方案應(yīng)用 了場(chǎng)效應(yīng)管在柵極和源極之間加合適的正向電壓后，漏極和源極之間的溝道電流可以雙向 流動(dòng)的特性，見(jiàn)圖6。圖7是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路中除交流開(kāi)關(guān)電路單元以外的其它單元 的第一種具體實(shí)施電路圖。實(shí)施例中，所述可控交流開(kāi)關(guān)電路包括交流輸入端ACl、交流輸 入端AC2和三個(gè)內(nèi)部電路連接端1、2、3。實(shí)施電路組成單元包括電流檢測(cè)電路單元、電流 放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)流保護(hù)電路單元、過(guò)零信號(hào)電路 單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元、交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單 元、電源電路單元。電流檢測(cè)電路單元采用電阻R23 ；內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元采用光電 耦合器OP1 ；電源電路單元由電容CO、Cl、C2，二極管D1、D2，電阻RO，NPN型三極管Ql，穩(wěn)壓 管ZDl組成；電流放大電路單元由電阻R1、R2、R3，電容C3、C4，二極管D3，運(yùn)算放大器IC2A 組成；電壓基準(zhǔn)電路單元由電阻R4、R5、R6、R7，電容C5，二極管D4組成；電壓比較電路單元 由運(yùn)算放大器IC2B，二極管D5以及電阻Rll、R12組成；過(guò)流保護(hù)電路單元由電阻R8、R9、 R10,電容C6、C7，NPN型三極管Q2，PNP型三極管Q3組成；過(guò)零信號(hào)電路單元由電阻R13、 R14、R15、R16、R17，NPN型三極管Q4組成；零開(kāi)關(guān)控制電路單元由電阻R22，二極管DlO以 及D型觸發(fā)器ICl組成；交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元由電阻R18、R19、R20、R21，電容 C8、C9，二極管D7、D8、D9，D型觸發(fā)器ICl組成。圖7所示實(shí)施例電路工作原理如下可控交流開(kāi)關(guān)電路中的電流檢測(cè)電路元檢測(cè) 到和本單元電路串聯(lián)的用電設(shè)備的輸入電流變化，經(jīng)電流放大電路單元放大后輸入電壓比 較電路單元的運(yùn)算放大器IC2B的同相端和電壓基準(zhǔn)電路單元的基準(zhǔn)電壓比較，電壓比較 電路單元的輸出電壓輸入到零開(kāi)關(guān)控制電路單元中的D型觸發(fā)器的D2端，零開(kāi)關(guān)控制電路單元中的D型觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入CLK2端接受來(lái)自過(guò)零信號(hào)電路單元的交流過(guò)零信號(hào)， 使得觸發(fā)器D2端的任意輸入電平只有在交流過(guò)零的時(shí)刻才能出現(xiàn)在零開(kāi)關(guān)控制電路單元 的輸出Q2端。當(dāng)用電設(shè)備輸入電流小時(shí)，運(yùn)算放大器IC2B的同相輸入電壓低于反相端的電 壓，運(yùn)算放大器IC2B輸出低電平，零開(kāi)關(guān)控制電路單元的Q2端就在交流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻以后輸 出低電平，當(dāng)用電設(shè)備輸入電流大到一定程度時(shí)，IC2B的同相輸入電壓高于反相端的電壓， 運(yùn)算放大器IC2B輸出高電平，零開(kāi)關(guān)控制電路單元的Q2端就在交流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻以后輸出 高電平?？煽亟涣鏖_(kāi)關(guān)電路中的交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元中的D型觸發(fā)器的數(shù)據(jù) 輸入Dl端和輸出Q 1端的反相輸出端0非1端之間接入由電阻1 18、1 19、1 20，電容08，二 極管D7、D8組成的充放電回路，D型觸發(fā)器的輸出Ql端的輸出正脈沖寬度由R20和C8以 及交流電的周期確定，輸出Ql端的輸出正脈沖寬度由R18、R19和C8確定，D型觸發(fā)器ICl 的時(shí)鐘信號(hào)輸入CLKl端接受來(lái)自過(guò)零信號(hào)電路單元的交流過(guò)零信號(hào)，使得D型觸發(fā)器的輸 出Ql端的脈沖都是在交流過(guò)零時(shí)轉(zhuǎn)換為正脈沖或轉(zhuǎn)換為負(fù)脈沖。ICl的輸出Ql端的脈沖 信號(hào)和ICl的輸出Q2端的信號(hào)混合后經(jīng)光電耦合器OPl隔離輸出?？煽亟涣鏖_(kāi)關(guān)電路中 的過(guò)流保護(hù)電路單元監(jiān)控來(lái)自電流放大電路單元的輸出電壓，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，過(guò)流保護(hù)電 路單元輸出低電平，使D型觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入D2端為低電平，D型觸發(fā)器的輸出Q2端也就 輸出低電平，也就可以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)?？煽亟涣鏖_(kāi)關(guān)電路中的電源電路單元為電流放大電 路單元、電壓比較電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、過(guò)零信號(hào)電路單元 以及交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬形成電路單元提供電源供應(yīng)。圖8是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路的未包含交流開(kāi)關(guān)電路單元的第二種具 體實(shí)施電路圖。本實(shí)施例的可控交流開(kāi)關(guān)電路中，包括交流輸入端ACl、交流輸入端AC2和 外部控制信號(hào)V+端、V-端以及三個(gè)內(nèi)部電路連接端1、2、3。實(shí)施電路組成單元包括電流檢 測(cè)電路單元、電流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)流保護(hù)電路單 元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元、外部控制信號(hào) 隔離電路單元、電源電路單元?？煽亟涣鏖_(kāi)關(guān)電路中的電流檢測(cè)電路單元采用電阻R60 ；內(nèi) 部控制信號(hào)隔離電路單元采用光電耦合器0P2 ；電源電路單元由電容C18、C19、C20，二極管 D13、D14，電阻R41，NPN型三極管Q16，穩(wěn)壓管ZD4組成；電流放大電路單元由電阻R42、R43、 R44，電容C21、C22，二極管D15，運(yùn)算放大器IC4A組成；電壓基準(zhǔn)電路單元由電阻R45、R46、 R47、R48，電容C23，二極管D16組成；電壓比較電路單元由運(yùn)算放大器IC4B，二極管D17以 及電阻R52、R53組成；過(guò)流保護(hù)電路單元由電阻R49、R50、R51，電容C24、C25，NPN型三極 管Q17，PNP型三極管Q18組成；過(guò)零信號(hào)電路單元由電阻R54、R55、R56、R57、R58，NPN型 三極管Q19組成；零開(kāi)關(guān)控制電路單元由電阻R59以及D型觸發(fā)器IC3組成；外部控制信號(hào) 隔離電路單元由光電耦合器0P3和二極管D18組成。圖8所示實(shí)施例電路工作原理如下可控交流開(kāi)關(guān)電路中的電流檢測(cè)電路單元、 電流放大電路單元、電壓比較電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電源電路單元、過(guò)流保護(hù)電路 單元的工作原理和圖7相同功能電路單元工作原理一樣，不再贅述?？煽亟涣鏖_(kāi)關(guān)電路的 外部控制信號(hào)隔離電路單元中的光電耦合器0P3接收外部控制信號(hào)控制，輸入V+端有電流 流向V-端時(shí)，光電耦合器0P3的接收管呈現(xiàn)低電阻態(tài)，則高電平經(jīng)0P3的光電接收管、二極 管D18后使D型觸發(fā)器IC3的數(shù)據(jù)輸入D端為高電平，IC3的輸出Q端輸出高電平，使光電 耦合器0P2的光電接收管呈現(xiàn)低電阻態(tài)，近似于短路狀態(tài)；當(dāng)輸入V+端沒(méi)有電流流向V-端時(shí)，光電耦合器0P2的光電接收管呈現(xiàn)高電阻態(tài)，近似于開(kāi)路狀態(tài)。圖9是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)電路單元的第一種具體 實(shí)施電路原理圖。在本實(shí)施例中，交流開(kāi)關(guān)電路單元具有可控交流開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)輸出端 K和交流輸入端AC2以及三個(gè)內(nèi)部電路連接端1、2、3，連接端1、2、3分別對(duì)應(yīng)連接圖7的 內(nèi)部電路連接端1、2、3。交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部電路包括雙向可控硅開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)電路單元， 交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元以及場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元。雙向可控硅開(kāi)關(guān)采用雙向 可控硅QlO ；場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元由電阻R25，場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9組成；驅(qū)動(dòng)電路單 元由電阻 R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32，電容 Cl3，NPN 三極管 Q6、Q7，PNP 三極管 Q5 組 成；交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元由電阻R24，電容C10、C11、C12，二極管D11，穩(wěn)壓管ZD2，場(chǎng) 效應(yīng)管Q9的體內(nèi)寄生二極管組成。圖9所示實(shí)施例電路工作原理如下交流開(kāi)關(guān)電路單元的連接端2、3分別接內(nèi)部 控制信號(hào)隔離電路單元的光電耦合器OPl的輸出連接端2、3端，當(dāng)OPl的輸出連接端2、3 之間變?yōu)榈碗娮钑r(shí)，驅(qū)動(dòng)電路單元中的Q5、Q7導(dǎo)通，則Q6關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路單元輸出高電平， 使場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9的電流 可以雙向流動(dòng)，使得雙向可控硅開(kāi)關(guān)也可以雙向?qū)?；?dāng)OPl的輸出連接端2、3之間變?yōu)?高電阻時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路單元中的Q5、Q7關(guān)斷，則Q6導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路單元輸出低電平，使場(chǎng)控型 雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9同時(shí)關(guān)斷，使得雙向可控硅開(kāi)關(guān)也關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)雙 向可控硅的交流開(kāi)關(guān)功能。交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元的工作原理是交流正半周通過(guò)電容 C10，二極管D11，場(chǎng)效應(yīng)管Q9的體內(nèi)寄生二極管對(duì)電容C12充電，同時(shí)向內(nèi)部電路提供電源 供應(yīng)，而負(fù)半周則通過(guò)電容C10、Cl 1，穩(wěn)壓管ZD2，電阻R24續(xù)流。圖10是本發(fā)明所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)電路單元的第二種具體 實(shí)施電路原理圖。在本實(shí)施例中，交流開(kāi)關(guān)電路單元同樣具有可控交流開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)輸 出端K和交流輸入端AC2以及三個(gè)內(nèi)部電路連接端1、2、3，連接端1、2、3則分別對(duì)應(yīng)連接圖 8的內(nèi)部電路連接端1、2、3。交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部電路則包括驅(qū)動(dòng)電路單元，交流開(kāi)關(guān)內(nèi) 部電源電路單元以及場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元。場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元由場(chǎng)效 應(yīng)管 Q14、Q15 組成;驅(qū)動(dòng)電路單元由電阻1 34、1 35、1 36、1 37、1 38、1 39、1 40，電容 C17，NPN 三極管Q12、Q13，PNP三極管Qll組成；交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元由電阻R33，電容C14、 (15、(16，二極管012，穩(wěn)壓管203，場(chǎng)效應(yīng)管015的體內(nèi)寄生二極管組成。圖10所示實(shí)施例電路工作原理和圖9不同的是交流開(kāi)關(guān)功能直接由場(chǎng)控型雙向 可控開(kāi)關(guān)電路承擔(dān)，省去了雙向可控硅，開(kāi)關(guān)速度更快，沒(méi)有電流拖尾現(xiàn)象，更適合作為輸 入呈現(xiàn)電感性的變壓器、電機(jī)等用電設(shè)備的交流開(kāi)關(guān)。需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方案，不能將其理解為對(duì)本 發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在未脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，對(duì)本發(fā)明所做的任何均等變化與修飾 均屬于本本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可控交流開(kāi)關(guān)電路，至少包括交流開(kāi)關(guān)電路單元、電流檢測(cè)電路單元、電流放大 電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單 元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元；其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元具有開(kāi)關(guān)輸出端K， 所述交流開(kāi)關(guān)電路單元與電流檢測(cè)電路單元串聯(lián)與交流輸入端AC2、ACl之間；所述電流檢 測(cè)電路單元檢測(cè)流過(guò)交流開(kāi)關(guān)電路單元的反映用電設(shè)備工作狀態(tài)的電流，經(jīng)電流放大電路 單元放大后輸出給電壓比較單元，與電壓基準(zhǔn)電路單元輸出的基準(zhǔn)電壓比較后，輸出信號(hào) 作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的一路輸入信號(hào)；所述過(guò)零信號(hào)電路單元、交流過(guò)零開(kāi)關(guān)的脈寬 形成電路單元作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的另兩路輸入信號(hào)，三路信號(hào)經(jīng)零開(kāi)關(guān)控制電路單 元處理后輸出給內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元隔離驅(qū)動(dòng)交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān) 導(dǎo)通和斷開(kāi)。
2.—種可控交流開(kāi)關(guān)電路，至少包括交流開(kāi)關(guān)電路單元、電流檢測(cè)電路單元、電流放大 電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單 元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元；其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元具有開(kāi)關(guān)輸出端K， 所述交流開(kāi)關(guān)電路單元與電流檢測(cè)電路單元串聯(lián)與交流輸入端AC2、ACl之間；所述電流檢 測(cè)電路單元檢測(cè)流過(guò)交流開(kāi)關(guān)電路單元的反映用電設(shè)備工作狀態(tài)的電流，經(jīng)電流放大電路 單元放大后輸出給電壓比較單元，與有電壓基準(zhǔn)電路單元輸出的基準(zhǔn)電壓比較后，輸出信 號(hào)作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的一路輸入信號(hào)；所述過(guò)零信號(hào)電路單元、外部控制信號(hào)隔離 電路單元作為零開(kāi)關(guān)控制電路單元的另兩路輸入信號(hào)，三路信號(hào)經(jīng)零開(kāi)關(guān)控制電路單元處 理后輸出給內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元隔離驅(qū)動(dòng)交流開(kāi)關(guān)電路單元內(nèi)部的交流開(kāi)關(guān)導(dǎo)通 和斷開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn) 用電設(shè)備或電源的過(guò)流、短路保護(hù)功能的過(guò)流保護(hù)電路單元及為各功能電路提供電源的電 源電路單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元包 括與交流輸入端AC2連接的交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元，驅(qū)動(dòng)電路單元，一端與驅(qū)動(dòng)電路 單元連接、另一端與開(kāi)關(guān)輸出端K連接的場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元，所述驅(qū)動(dòng)電路單 元連接內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元進(jìn) 一步包括雙向可控硅開(kāi)關(guān)，其連接于場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元與開(kāi)關(guān)輸出端K之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于所述場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān) 電路單元包括場(chǎng)效應(yīng)管QA、QB，場(chǎng)效應(yīng)管QA、QB的源極、柵極連接在一起作為場(chǎng)控型雙向可 控開(kāi)關(guān)器件新的源極、柵極；兩只場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別作為場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)器件的第 一開(kāi)關(guān)輸出端Kl和第二開(kāi)關(guān)輸出端K2。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元中驅(qū)動(dòng)電路單元包括三極管Q5、Q6、Q7 ；交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元包括電阻R24、電容CIO、ClU C12、二極管D11，穩(wěn)壓管ZD2 ；雙向可控硅QlO作為雙向可控硅開(kāi)關(guān)；場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元包括電阻R25、場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9 ； 所述交流開(kāi)關(guān)電路單元連接端(2、3)分別接收內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元信號(hào)；當(dāng)內(nèi) 部控制信號(hào)隔離電路單元輸出低電阻時(shí)，則三極管Q5、Q7導(dǎo)通，Q6關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路單元輸出 高電平使場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效應(yīng)管Q8、Q9同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)而使得雙向可控硅 開(kāi)關(guān)QlO雙向?qū)?；?dāng)內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元輸出高電阻時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路單元中的三極 管Q5、Q7關(guān)斷、Q6導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路單元輸出低電平使場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效 應(yīng)管Q8、Q9同時(shí)關(guān)斷，進(jìn)而使QlO關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)雙向可控硅的交流開(kāi)關(guān)功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控交流開(kāi)關(guān)電路，其特征在于所述交流開(kāi)關(guān)電路單元中場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元包括場(chǎng)效應(yīng)管Q14、Q15 ；驅(qū)動(dòng)電路單元包括電阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40,電容C17，三極管Qll、Q12、Q13 ；交流開(kāi)關(guān)內(nèi)部電源電路單元包括電阻R33、電容C14、C15、C16，二極管D12，穩(wěn)壓管ZD3 ；所述交流開(kāi)關(guān)電路單元連接端(2、3)分別接收內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元信號(hào)；當(dāng)內(nèi) 部控制信號(hào)隔離電路單元輸出低電阻時(shí)，則三極管Qll、Q13導(dǎo)通，Q12關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路單元 輸出高電平使場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效應(yīng)管Q14、Q15同時(shí)導(dǎo)通；當(dāng)內(nèi)部控制信 號(hào)隔離電路單元輸出高電阻時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路單元中的三極管Q11、Q13關(guān)斷、Q12導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電 路單元輸出低電平使場(chǎng)控型雙向可控開(kāi)關(guān)電路單元的場(chǎng)效應(yīng)管Q14、Q15同時(shí)關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)雙 向可控硅的交流開(kāi)關(guān)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域及電控領(lǐng)域中使用的控制交流電的開(kāi)或關(guān)的一種可控交流開(kāi)關(guān)電路。所述電路至少包括交流輸入端AC1、AC2、開(kāi)關(guān)輸出端K，并至少包括交流開(kāi)關(guān)電路單元、電流檢測(cè)電路單元、電流放大電路單元、電壓基準(zhǔn)電路單元、電壓比較電路單元、過(guò)流保護(hù)電路單元、過(guò)零信號(hào)電路單元、零開(kāi)關(guān)控制電路單元、內(nèi)部控制信號(hào)隔離電路單元、電源電路單元。所述可控交流開(kāi)關(guān)電路作為節(jié)電器連接在用電設(shè)備的電源和交流電網(wǎng)之間，可有效減少電源在待機(jī)或無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功率；所述可控交流開(kāi)關(guān)電路作為可控交流開(kāi)關(guān)使用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)、過(guò)流和短路保護(hù)，而且開(kāi)關(guān)速度快，諧波干擾小，可靠性高。
文檔編號(hào)H03K17/72GK102006042SQ201010285299
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
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