单火线开关供电电源部份的工作原理
在单火线开关的供电是分成两部份来实现对控制电路的供电。
关态供电(待机供电:主要是由微电流电源模块DY10A组成,DY10A负责把
220V的电1、关态供电
关态供电
网电压变成6.3V的低压直流输出。从图1的路径中看到,电网电源从零线通过灯负载到整流二极管D1的正端入负端出,然后串入了限流电阻R1加到电源模块DY10A的高压输入脚1脚,由电源内部的公共接地端2脚引出和借用了桥堆的负输出臂的一个二极管回到电网的火线端形成一个电流回路。使得电源模块有高压电源输入,低压输出端3脚就有了6.3V的直流电压输出供给控制电路使用。
电路虽然称为单火线,实际上也是由零火线工作的,只不过借用了灯具作为连接零线的通路,这就产生了一个问题,由于节能灯或LED类灯具只要通过很小的电流,在关灯时都会产生闪光现象,特别是LED灯闪光的时候非常亮,这个电流一般不能大于30μA,当然有些灯具大一些(例如100μA也不会闪,但为了做成的开关能适应更多的灯具这个电流是越小越好。由于微电流的电源模块转换效率一般都比较低,不超过50%,所以在输入电流30μA 的情况下,模块3脚能提供给控制电路使用的电流不会超过0.5mA,如果要求更高一点的话最好控制在0.3mA以下。
除了控制尽量小的使用电流以外,电源模块本身的空载电流也是一个关键因素。如果电源模块本身的空载电流大于30μA的话,就算控制电路使用的电流为零也无法将开关的整体待机电流做到30μA以下。所以我们才开发了这一种电源模块它的空载电流只有5μA,这样在有条件把控制电路的使用电流做得很小的话,整个开关的待机电流就能做得很小,就能适应更多的节能灯或LED灯。
图1
2、开态供电:
开态供电:上面是在待机时的情况,但是在开灯的时候,即继电器闭合的状态下, 开态供电:
火线就等于加到了整流二极管的正端通过灯具到零线,电源模块的输入端就没有了电压,当然也就没有输出6.3V直流电压了。(图2。为了在开灯的状态下维持电路的供电,我们使用了双向可控硅和两个稳压管组成了开态取电电路,取电电路的原理可以简化成图3,我们把它等效成一个可变电压源,这个电压源的内阻是根据流过的灯电流的大小而变的,流过的灯电流小等效的电压源内阻就大,流过的灯电流大这个电压源的内阻就小,也就是说灯的功率小流过的电流小,经过整流桥取出的电流也小,一般为灯电流的60%左右,而这个电压源两端的电压是由稳压管的稳压值决定,在这里是8.5V左右,经整流后输出的直流约7.7V。当继电器触点断开后,这个电压源由于没有电流通过,电压源的电压也为零,整流桥就没有电压输出。
简单地说关灯时由电源模块给控制电路供电,开灯时由取电电路给控制电路供电。
还有一点是我们要注意的。由上面的取电电压源的原理知道,取电电路取出的电流只有灯电流的60%,例如一个5W的灯具,在220V时的电流是5÷220=22.7mA,取电电路能输出的电流是22×0.6=13mA,在用继电器作为开关执行元件的开关中,按照常规的继电器吸合电路是很难达到的,所以我们采取了继电器吸合低耗维持电路,具体电路参见多路继电器吸合电路。即使是这样在设计时仍然要选择线圈吸合功率为0.25W以下的继电器为好。在使用继电器的开关中,一般对最小功率的灯具有一个限制,即使采用高灵敏度的继电器也只能控制5W以上的灯具。如果使用光耦可控硅则可以做到控制2W以上的灯具。
另外,取电电路的双向可控硅的发热问题也是一个需要重视的问题,由于可控硅本身的特性,大电流通过时是要耗散功率而发热,实测TO220封装的可控硅在不加散热片的情况下能通过的电流只有2A左右(温升40℃,在密闭的开关盒内这已是极限了。这样如果是两路开关每路的电流只有1A,如果是3路的则每路只有0.6A,这个开关电流是嫌小了一点。但是要做大一些电流的话,必须要解决双向可控硅的散热,这要根据具体的开关结构实施。
图2
图3
