專利名稱：一種單火線取電電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線單火線調光電路，具體是一種單火線取電電路，取電后可以供給后端無線模塊工作。
背景技術：
在智能家居控制系統中，現在市面上的單火線產品，通過測試結果顯示存在以下不足給后端無線模塊供電不足，存在不能接大負載等問題，如zigbee無線芯片在數據收發瞬間，需要電流大于30mA，市面上的無線單火線產品適用于433/315等只需要很小的電流(幾百微安到幾毫安)就能工作的無線技術，不能應用于zigbee芯片的單火線工作。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種單火線取電電路，該取電電路可以給后端電路供給高電壓，故可以接入大負載。
本發明所述的一種單火線取電電路，其包括可控硅電路、開關電源電路、MCU電路， 所述可控硅電路由單火線上取電，開關電源電路的輸入端回路連接可控硅電路的輸出端， 開關電源電路再輸出帶載能力高的穩定直流電至MCU電路，MCU電路的輸入端連接可控硅電路的信號輸出端，MCU電路的輸出端則輸出時序控制信號至可控硅電路的信號接收端以調整可控硅的導通角實現調光的目的。
所述可控硅電路包括雙向可控硅、可控硅光耦、過零檢測電路，所述雙向可控硅由單火線上取電，雙向可控硅的控制端回路連接可控硅光耦，可控硅光耦的輸入端連接MCU 電路的一個輸出IO 口，再通過MCU電路輸出時序控制信號經可控硅光耦控制雙向可控硅的導通角；過零檢測電路連接單火線以檢測交流電壓的過零信號，過零檢測電路的信號輸出端連接MCU電路的一個輸入IO 口。
所述開關電源電路包括整流橋電路、反激式開關電源電路以及電源輸出電路，所述整流橋電路經可控硅電路取得火線輸入和火線輸出上的交流電，整流濾波后送入反激式開關電源電路，再經電源輸出電路輸出帶載能力高的穩定直流電壓至MCU電路。
所述MCU電路由zigbee無線控制芯片以及與之連接的外圍電路組成，所述開關電源電路的電源輸出端連接zigbee無線控制芯片為其提供電力，zigbee無線控制芯片的輸入IO 口連接過零檢測電路，輸出IO 口連接可控硅光耦。
本發明通過中央控制MCU電路實時檢測交流電的過零點，從而發出控制信號，實現可控硅導通腳的控制，從而達到對負載燈光進行調光的目的。對于MCU電路，可以通過按鍵以及無線數據來對可控硅的導通角進行控制，達到調光的目的。在調光的同時能保證后端的開關電源穩定工作，提供穩定的電壓給后端設備，諸如zigbee無線控制芯片CC2530等工作。


圖1是本發明的硬件構成模塊框圖； 圖2是圖1中可控硅電路的結構示意圖； 圖3是圖1中開關電源電路的結構示意圖； 圖4是圖1中MCU電路的結構示意圖；
圖5是燈負載最亮狀態下的火線輸入波形及火線輸出(燈負載)電壓波形； 圖6是MCU對可控硅電路的控制波形和對應的火線輸入和火線輸出的過零檢測波形； 圖7是燈負載熄滅狀態下的過零檢測的波形及MCU對可控硅電路的控制波形； 圖8是MCU電路的控制流程圖； 圖9是本發明的電路圖。
具體實施例方式如圖1，本發明的單火線取電電路，主要包括可控硅電路、開關電源電路和MCU電路，其中
可控硅電路的電流輸入端連接220V火線(Lin表述220V火線輸入)，電流輸出(Lout表示火線輸出)端連接燈負載，燈負載另一端連接零線，可控硅控制電路還連接開關電源電路，再由開關電源電路提供直流輸出給MCU電路，MCU電路輸出控制信號至可控硅電路的控制信號接收端可控硅電路包括雙向可控硅、可控硅光耦、過零檢測電路，其中過零檢測信號經過過零檢測電路后送至MCU的一個IO 口進行實時檢測，可控硅光耦連接MCU電路的一個輸出IO 口，并通過時序控制可控硅的導通角(圖2)。開關電源電路主要由整流橋電路、反激式開關電源電路以及電源輸出電路組成，整流橋電路從經過可控硅電路中的電阻Rl取得火線輸入和火線輸出上的交流電(具體見圖9)，整流濾波后送入反激式開關電源，最終輸出帶載能力高的穩定的直流電源給MCU電路供電(圖3)。而MCU電路直接采用zigbee無線控制芯片 CC2530以及一些外圍電路(圖4)。
以下結合附圖對本發明的工作過程進行詳細說明
如圖9，當外接的燈負載不亮時，即可控硅光耦Ul的輸入腳(OUT網絡標號)無輸入時， 零線經過燈負載接到整流橋U3的一個輸入端，火線經過電阻Rl接入到U3整流橋的另一個輸入端，市電完全加到整流橋兩端，給后端開關電源工作。
當外接燈負載最亮時，即可控硅光耦Ul的輸入腳(OUT網絡標號)有輸入時，通過對MCU的軟件編程保證通過可控硅光耦Ul的輸入腳(OUT網絡標號)的時序，控制雙向可控硅在燈最亮的情況下也不是完全導通，(即加在燈負載兩端電壓達不到220V)，保證在燈最亮的情況下，火線輸入和火線輸出之間仍然有一定的壓差，這個壓差能夠提供給后端的開關電源工作，開關電源能夠提供足夠的電流給ζ igbee模塊工作。而這個可控硅導通角的大小點位通過軟件算法時序精確控制。即能使得在燈在最亮的情況下和燈直接通過220V 驅動的情況下通過肉眼很難區別，也能保證后端開關電源的正常供電。
當外接燈負載在其他亮度時(介于不亮和最亮之間)，火線輸入和火線輸出之間同理也能取得足夠的壓差給后端供電。
如圖5，上波形為火線輸入標準50HZ正弦波，下波形為火線輸出即加載在燈負載的電壓波形。可以看出燈在最亮的情況下，燈負載為不完整的220V正弦波，其中缺失的部分和火線輸入的標準正弦波形成電壓差給整流橋供電。
如圖6，上波形為交流過零檢測的波形(U4輸出端GN_SIGLE信號)，火線輸入和火線輸出經過電阻R2和R5到達過零檢測芯片U4，每當火線輸入和火線輸出同步時(即可控硅導通期間)，U4前端不導通，后端輸入到MCU得過零信號GN_SIGLE為高電平；當兩者不同步時(可控硅不導通期間)，U4前端導通，后端輸入到MCU得過零信號GN_SIGLE為低電平。
下波形為MCU對可控硅電路的輸出腳的驅動波形(R17旁邊的OUT信號)。當檢測到過零點信號的下降沿時(U4輸出端GN_SIGLE信號)，根據預設在MCU中的延時值，來觸發控制信號。延時值越大，可控硅導通時間越短，加在燈負載的電壓越小，燈負載越暗。延時值越小，可控硅導通時間越長，加在燈負載的電壓越大，燈負載越亮。
如圖7，上波形為當負載燈滅的情況下過零檢測的波形，下波形為MCU對可控硅電路的輸出腳的驅動波形的波形(R17旁邊的OUT信號)，可以看出此時無控制信號。
如圖8是MCU電路的控制流程圖，通過設置檢測過零點信號下降沿后，觸發控制脈沖的最小安全延時值3MS左右。保證這段時間的不導通，從而讓火線輸入和火線輸出產生足夠的壓差給后端供電。根據亮度延時值DY_TIME，其加上安全延時值就是最終的延時值。 其中亮度延時值DY_TIME由按鍵和空中數據設置。
本發明提供了一種單火線取電電路的思路及實施方法，具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種單火線取電電路，其特征在于包括可控硅電路、開關電源電路、MCU電路，所述可控硅電路由單火線上取電，開關電源電路的輸入端回路連接可控硅電路的輸出端，開關電源電路再輸出帶載能力高的穩定直流電壓至MCU電路，MCU電路的輸入端連接可控硅電路的信號輸出端，MCU電路的輸出端則輸出時序控制信號至可控硅電路的信號接收端以調整可控硅的導通角實現調光的目的。
2.根據權利要求1所述的單火線取電電路，其特征在于所述可控硅電路包括雙向可控硅、可控硅光耦、過零檢測電路，所述雙向可控硅由單火線上取電，雙向可控硅的控制端回路連接可控硅光耦，可控硅光耦的輸入端連接MCU電路的一個輸出IO 口，再通過MCU電路輸出時序控制信號經可控硅光耦控制雙向可控硅的導通角；過零檢測電路連接單火線以檢測交流電壓的過零信號，過零檢測電路的信號輸出端連接MCU電路的一個輸入IO 口。
3.根據權利要求1所述的單火線取電電路，其特征在于所述開關電源電路包括整流橋電路、反激式開關電源電路以及電源輸出電路，所述整流橋電路經可控硅電路取得火線輸入和火線輸出上的交流電，整流濾波后送入反激式開關電源電路，再經電源輸出電路輸出帶載能力高的穩定直流電壓至MCU電路。
4.根據權利要求1所述的單火線取電電路，其特征在于所述MCU電路由zigbee無線控制芯片以及與之連接的外圍電路組成，所述開關電源電路的電源輸出端連接zigbee無線控制芯片為其提供電力，zigbee無線控制芯片的輸入IO 口連接過零檢測電路，輸出IO 口連接可控硅光耦。
全文摘要
本發明公開了一種單火線取電電路，其包括可控硅電路、開關電源電路、MCU電路，所述可控硅電路由單火線上取電，開關電源電路的輸入端回路連接可控硅電路的輸出端，開關電源電路再輸出帶載能力高的穩定直流電壓至MCU電路，MCU電路的輸入端連接可控硅電路的信號輸出端，MCU電路的輸出端則輸出時序控制信號至可控硅電路的信號接收端以調整可控硅的導通角。本發明通過MCU電路實時檢測交流電的過零點，從而發出控制信號，實現可控硅導通腳的控制，從而達到對負載燈光進行調光的目的。對于MCU電路，可以通過按鍵以及無線數據來對可控硅的導通角進行控制，達到調光的目的。在調光的同時能保證后端的開關電源穩定工作，提供穩定的電壓給后端設備工作。
文檔編號H05B37/02GK102186295SQ201110126720
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者朱峰, 朱俊嶺, 朱俊崗, 余建美 申請人:南京物聯傳感技術有限公司