CN105406851B - 一种单火线开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单火线开关，适于连接在火线与负载之间，包括：与火线进线连接的输入端；与负载连接的输出端；连接在输入端与输出端之间的通电取电单元，包括主开关电路、触发电路和取电电路，主开关电路适于根据主开关的通断控制负载的通断，触发电路适于触发主开关的通断，取电电路适于根据主开关电路和触发电路的通断控制向电池管理单元和控制单元的供电；与通电取电单元连接的电池管理单元，包括电池充放电电路和电池组，电池充放电电路适于当取电电路向其供电时向电池组充电，电池组适于当电池充放电电路停止充电时向控制单元供电；以及分别与通电取电单元和电池管理单元连接的控制单元，其控制信号端与通电取电单元控制信号端连接。

Description

一种单火线开关

技术领域

本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种单火线开关。

背景技术

随着网络技术的不断成熟以及智能硬件的迅速发展，在日常生活中涌现出越来越多的智能设备，大大提升了家居的安全性、便利性以及舒适性，也引起了用户对智能家居的广泛关注。

在传统家居中，通常使用机械式墙面开关来实现对用电设备的控制，而在智能家居中，通过以电子式开关替代传统的机械墙壁开关，电子式开关一般具有遥控或自动控制功能，可实现设备的智能化控制。电子式墙面开关通常包含以下几部分：电源单元、控制单元、继电器单元。其中，电源单元持续给控制单元和继电器单元提供低压直流电源。继电器单元包含机械继电器或电子固态继电器，在控制单元的控制信号作用下，实现被控制回路的通电或断电。而控制单元无论在通电还是断电状态，都必须持续由电源单元供电。

然而，家庭用电大多为单火线布线，在升级实现智能化改造时往往要求新电子开关能直接代换旧有的机械墙壁开关，更换时无需重新布线。因此新型开关必须采用单线制的单火线(只有单根火线进/出，不需要零线)开关，单火线开关中电源单元必须在只有单火线环境下，持续为其余单元供电。

现有技术中，单火线开关中的电源单元简称为“单火电源”，它包括通电取电单元和断电取电单元。开关打开、用电设备通电时，通电取电单元通过可控硅或MOS管控制用电设备的导通角，从而使得交流电在每个周期中，都有微小的时间段在给单火电源的电容充电，而其余大部分时间电流直接通过用电设备，单火电源的电容放电给其余电路供电。开关关闭、用电设备断电时，仍有微弱的电流流过单火电源和用电设备，从而驱动断路取电单元为其余电路供电。此时，用电设备不能彻底断路，而是持续有微小的电流流过，给用电安全造成了很大隐患。同时，如果用电设备是节能灯类灯具，微弱的电流会使节能灯镇流器间歇性工作，引发节能灯微弱得闪烁，无法关闭。

因此，迫切需要提出一种避免上述情况的新型的单火线开关。

发明内容

为此，本发明提供一种单火线开关，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种单火线开关，适于连接在火线与负载之间，包括：与火线进线连接的输入端(TP₁)；与负载连接的输出端(TP₂)；连接在输入端(TP₁)与输出端(TP₂)之间的通电取电单元，包括主开关电路、触发电路和取电电路，该主开关电路包括主开关，适于根据主开关的通断控制负载的通断，该触发电路包括主开关触发器，适于触发主开关的通断，所述取电电路适于根据主开关电路和触发电路的通断控制向电池管理单元和控制单元的供电；与通电取电单元电压输出端连接的电池管理单元，包括电池充放电电路和电池组，该电池充放电电路适于当取电电路向其供电时向电池组充电，电池组适于当电池充放电电路停止充电时向控制单元供电；以及分别与通电取电单元电压输出端和电池管理单元电压输出端连接的控制单元，该控制单元的控制信号端与通电取电单元控制信号端连接，该控制信号指示主开关触发器的通断。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，主开关为双向可控硅(Q₁)，主开关触发器为光耦可控硅(U₂)，光耦可控硅(U₂)由双向可控硅(Q₂)和发光二极管(LED₁)构成。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，主开关电路包括双向可控硅(Q₁)、自恢复保险丝(FR₁)、第二电阻(R₂)和第二电感(L₂)，双向可控硅(Q₁)的第一阳极T1分别与输入端(TP₁)、第二电感(L₂)、第二电阻(R₂)连接，第二电感(L₂)的另一端接地，第二电阻(R₂)的另一端与双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)连接，该双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)还串联自恢复保险丝(FR₁)后与输出端(TP₂)连接。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，触发电路包括光耦可控硅(U₂)、第一电阻(R₁)、第三电阻(R₃)和稳压二极管(D₂)，主开关电路中双向可控硅(Q₁)的触发极G与触发电路中稳压二极管(D₂)正极连接，稳压二极管(D₂)负极串联第三电阻(R₃)后、与光耦可控硅(U₂)中双向可控硅(Q₂)的一阳极连接，双向可控硅(Q₂)的另一阳极与双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)连接，光耦可控硅(U₂)中发光二极管(LED₁)正极与通电取电单元控制信号端连接，发光二极管(LED₁)负极接地，第一电阻(R1)连接在双向可控硅(Q₁)的第一阳极(T₁)和第二阳极(T₂)之间。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，取电电路包括整流二极管(D₁)和第一电容(C₁)，所述触发电路中稳压二极管(D₂)负极串联第三电阻(R₃)后、还与取电电路中整流二极管(D₁)正极连接，整流二极管(D₁)负极与第一电容(C₁)正极连接，该第一电容(C₁)正极还与通电取电单元电压输出端连接，第一电容(C₁)负极接地。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，通电取电单元还包括第一稳压电路，第一稳压电路包括第一电感(L₁)、第二电容(C₂)、第三电容(C₃)和降压芯片(U₁)，取电电路中第一电容(C₁)正极与第一电感(L₁)连接，第一电感(L₁)的另一端与降压芯片(U₁)的输入引脚连接，降压芯片(U₁)的输入引脚串联第二电容(C₂)后接地，降压芯片(U₁)的输出引脚和第三电容(C₃)均与通电取电单元电压输出端连接，降压芯片(U₁)的接地引脚和第三电容(C₃)的另一端均接地。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，电池管理单元中电池充放电电路包括电池芯片(U₄)和第四电阻(R₄)，通电取电单元电压输出端与电池芯片(U₄)的输入引脚连接，电池芯片(U₄)的PROG引脚串联第四电阻(R₄)后接地，电池芯片(U₄)的电池引脚与电池组正极连接，该电池组正极还与电池管理单元电压输出端连接，电池组负极接地。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，还包括第二稳压电路，控制单元与第二稳压电路的电压输出端连接，第二稳压电路包括二极管(D₃)、二极管(D₄)、第四电容(C₄)、第五电容(C₅)、第六电容(C₆)和降压芯片(U₃)，二极管(D₃)和(D₄)正极分别与通电取电单元电压输出端和电池管理单元电压输出端连接，负极均与降压芯片(U₃)输入引脚连接，第四电容(C₄)连接在降压芯片(U₃)输入引脚与地端之间，第六电容(C₆)连接在降压芯片(U₃)输出引脚与地端之间，第五电容(C₅)正极与降压芯片(U₃)输出引脚连接，负极接地，降压芯片(U₃)输出引脚还与第二稳压电路的电压输出端连接。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，通电取电单元输出电压为5V直流电压。

可选地，在根据本发明的单火线开关中，第二稳压电路输出电压为3.3V直流电压。

根据本发明的单火线开关方案，不再需要传统的断电取电单元，取而代之的是电池管理单元。这样，使得开关关断时负载完全断电，没有安全隐患。如果负载为节能灯类灯具，也不会出现闪烁或无法关闭的情况。同时，通过通电取电单元向电池管理单元供电，可以根据负载功率、通电取电单元输出能力自动调节其充电电流，从而在不影响负载工作的情况下以最快速度给电池组充电。进一步地，本方案还可以根据电池组剩余电量，自动调节控制单元的工作模式，实现其正常工作时间最大化。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施方式的单火线开关100的结构框图；以及

图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的单火线开关100的电路原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个示例性实施例的单火线开关100的结构框图。单火线开关100适于在单火线环境下实现对用电设备的控制，如图1所示，单火线开关100的输入端TP₁与火线L进线连接，输出端TP₂与负载连接，负载另一端与零线N连接。显然地，火线经过单火线开关100和负载(例如照明设备等用电设备)后与零线形成回路，使负载正常工作。

单火线开关100可以包括通电取电单元110、电池管理单元120和控制单元130。其中通电取电单元110连接在输入端TP₁与输出端TP₂之间，电池管理单元120与通电取电单元110的电压输出端连接，控制单元130分别与通电取电单元110电压输出端和电池管理单元120电压输出端连接，通电取电单元110和电池管理单元120均可向控制中心130供电使其正常工作。同时，控制单元130的控制信号端还与通电取电单元110的控制信号端连接，并适于生成控制信号至通电取电单元110，该控制信号可以包括导通信号和关断信号，分别指示通电取电单元110导通或关断，从而使得负载通电开启或者断电关闭。

其中，通电取电单元110可以包括主开关电路111、触发电路112和取电电路113，主开关电路111包括主开关，通常火线可以经过开关电路111中主开关、负载后与零线形成主控回路，当主开关导通时，主控回路导通，负载通电开启；当主开关关断时，主控回路断开，负载断电关闭，因此主开关电路111可以根据主开关的通断控制负载的通断。根据本发明的一个实施方式，主开关可以为双向可控硅，例如BT12-600双向可控硅。

触发电路112包括主开关触发器，适于触发主开关的通断，具体地，触发电路112与控制中心130控制信号端连接，其主开关触发器根据控制中心130发送的控制信号导通或关断，从而触发主开关的通断，可以理解地，该控制信号指示着该主开关触发器的通断。根据本发明的一个实施方式，主开关触发器可以为光耦可控硅，该光耦可控硅通常由一双向可控硅和一发光二极管构成，例如MOC3063光耦可控硅。

取电电路113适于根据主开关电路111和触发电路112的通断控制向电池管理单元120和控制单元130的供电，具体地，在触发电路112导通触发主开关电路111中主开关导通，负载通电开启的过程中，取电电路113可以从上述主控回路取电并向电池管理单元120供电，同时也向控制单元130供电使其正常工作。

根据本发明的另一个实施方式，通电取电单元110还包括第一稳压电路114(未示出)，与取电电路113连接，并适于将取电电路113输出的交流电进行整流、滤波并降压后，输出稳定直流电。

电池管理单元120可以包括电池充放电电路121和电池组122，电池充放电电路121适于当取电电路113向该电池充放电电路121供电时，向电池组122充电，该电池组122则适于当电池充放电电路121停止充电时向控制单元130供电。具体地，当负载通电开启时，电池充放电电路121向电池组122充电，当负载断电关闭时，电池组122向控制单元130供电使其正常工作。这样，无论负载开启或关闭，控制单元130均能正常工作，并且负载关闭时主控回路完全断电，没有安全隐患，特别当用电器是节能灯类灯具时，也不会出现闪烁或无法关闭的情况。此外，当电池组122电量耗尽时，控制单元130还可以接收用户的手动触发操作，生成导通信号使触发电路112导通，进而使电池充放电电路121向电池组122充电。

进一步地，电池充放电电路121还可以包括阻值可调节的电阻，该电阻的阻值大小控制着电池充放电电路121输出的充电电流大小。控制单元130可以根据负载的功率调节该电阻的阻值，进而调节电池充放电电路121对电池组122的充电电流，因此，在不影响负载开启的情况下，电池充放电电路121可以在控制单元130的控制下以最快速度给电池组122充电。可以理解地，这里阻值可调节的电阻可以是可变电阻，该可变电阻的阻值调节引脚与控制单元130相连，从而控制单元130可以通过该引脚调节其阻值；该阻值可调节的电阻还可以由若干个电阻并联组成，每个电阻由MOS管控制通断，控制单元130通过控制MOS管的通断调节电阻阻值，本发明对控制单元130调节该阻值可调节的电阻阻值的实现方式不做限制。

进一步地，控制单元130还可以监测电池组122电量，并根据电池组122剩余电量，自动调节控制单元130的工作模式，保证控制单元130在负载关闭时保持尽可能充足的正常工作时间。例如，对于具有遥控功能的开关100，其控制单元130通常包括遥控接收器，该接收器灵敏度越高，功耗越大。若电池组电量充足，或者正在充电时，控制单元130中接收器可工作在最高灵敏度，从而提供更远的遥控距离和响应速度。若电池组电量不足，则控制单元130随之调整接收器工作模式，接收器工作在低灵敏度，此时，遥控距离较近，但能保持更长的有效使用时间。当电池组122电量即将耗尽时，控制单元130关闭无线接收器，只保留开关100面板上按键控制功能。具体地，控制单元130可以包括AD采样电路，该AD采样电路适于测量电池组122电压，根据该电压测量值调节控制单元130的工作模式。当测量电压值高于第一电压值时控制单元130为正常工作模式，当测量电压值小于第一电压值大于第二电压值时开启低功耗模式，当测量电压值小于第二电压值则采取按键模式，其中第一电压值和第二电压值取值可根据电池组122实际容量确定。

根据本发明的另一个实施方式，该单火线开关100还可以包括第二稳压电路140，分别与通电取电单元110电压输出端和电池管理单元120电压输出端连接，并适于将通电取电单元110和电池管理单元120输出的直流电进一步降压后输出，向控制单元130供电。

下面以具体的电路实施例来说明该单火线开关100的工作原理。

图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的单火线开关100的电路原理图。如图2所示，主开关电路111可以包括主开关——双向可控硅Q₁、自恢复保险丝FR₁、第二电阻R₂和第二电感L₂，双向可控硅Q₁的第一阳极T₁分别与开关100的输入端TP₁、第二电感L₂、第二电阻R₂连接，第二电感L₂的另一端接地，第二电阻R₂的另一端与双向可控硅(Q₁)的第二阳极T₂连接，该双向可控硅(Q₁)的第二阳极T₂还串联自恢复保险丝FR₁后与开关100的输出端TP₂连接。其中双向可控硅Q₁的型号为BT12-600，第二电阻R₂为7D471K压敏电阻，第二电感L₂为10μH。

触发电路112可以包括光耦可控硅U₂、第一电阻R₁、第三电阻R₃和稳压二极管D₂，其中光耦可控硅U₂由双向可控硅Q₂和发光二极管LED₁构成。主开关电路111中双向可控硅(Q₁)的触发极G与触发电路112中稳压二极管D₂正极连接，该稳压二极管D₂负极串联第三电阻R₃后、与光耦可控硅U₂中双向可控硅Q₂的一阳极连接，双向可控硅Q₂的另一阳极与双向可控硅(Q₁)的第二阳极T₂连接，光耦可控硅U₂中发光二极管LED₁正极与通电取电单元110控制信号端连接，发光二极管LED₁负极接地，第一电阻R₁连接在双向可控硅(Q₁)的第一阳极T₁和第二阳极T₂之间。其中光耦可控硅U₂型号为MOC3063，第一电阻R₁为1kΩ、第三电阻R₃为1/4W、100Ω的金属膜电阻，稳压二极管D₂的稳压值为12V。

取电电路113可以包括整流二极管D₁和第一电容C₁，触发电路112中稳压二极管D₂负极串联第三电阻R₃后、还与取电电路113中整流二极管D₁正极连接，整流二极管D₁负极与第一电容C₁正极连接，该第一电容C₁正极还与通电取电单元110电压输出端连接，第一电容C₁负极接地。其中整流二极管D₁型号为1N4007，第一电容C₁为470μF。

通电取电单元110还可以包括第一稳压电路114，第一稳压电路114包括第一电感L₁、第二电容C₂、第三电容C₃和降压芯片U₁，取电电路113中第一电容C₁正极与第一电感L₁连接，该第一电感L₁的另一端与降压芯片U₁的输入引脚连接，降压芯片U₁的输入引脚串联第二电容C₂后接地，U₁降压芯片的输出引脚和第三电容C₃均与通电取电单元110电压输出端连接，降压芯片U₁的接地引脚和第三电容C₃的另一端均接地。其中，通电取电单元110输出电压为5V直流电压，第一电感L₁为10μH，第二电容C₂规格为4.7uF/25V，第三电容C₃为100nF，降压芯片U₁型号为HT7150。

电池管理单元120中电池充放电电路121可以包括电池芯片U₄和第四电阻R₄，通电取电单元110电压输出端与电池芯片U₄的输入引脚连接，该电池芯片U₄的PROG引脚串联第四电阻R₄后接地，电池芯片U₄的电池引脚与电池组正极连接，该电池组正极还与电池管理单元120电压输出端连接，电池组负极接地。其中电池组122可以为4.2V的锂电池组，电池芯片U₄型号为LTC4054-4.2，第四电阻R₄包括若干个并联电阻，每个电阻由MOS管控制通断，控制单元130通过控制MOS管的通断调节第四电阻R₄阻值。

单火线开关100还可以包括第二稳压电路140，控制单元130与第二稳压电路140的电压输出端连接，该第二稳压电路140可以包括二极管D₃、二极管D₄、第四电容C₄、第五电容C₅、第六电容C₆和降压芯片U₃，二极管D₃和D₄正极分别与通电取电单元110电压输出端和电池管理单元120电压输出端连接，负极均与降压芯片U₃输入引脚连接，第四电容C₄连接在降压芯片U₃输入引脚与地端之间，第六电容C₆连接在降压芯片U₃输出引脚与地端之间，第五电容C₅正极与降压芯片U₃输出引脚连接，负极接地，降压芯片U₃输出引脚还与第二稳压电路140的电压输出端连接。其中，第二稳压电路140输出电压为3.3V直流电压，二极管D₃和二极管D₄规格均为B0520LW，第四电容C₄和第六电容C₆均为100nF，第五电容C₅为10μF，降压芯片U₃器件型号为HT7130。

具体地，当控制单元130的控制信号端输出高电平时，光耦可控硅U₂中双向可控硅Q₂导通，当220V交流市电进入正半周时，该交流电经稳压管D₂、第三电阻R₃和双向可控硅Q₂触发双向可控硅Q_l，双向可控硅Q_l导通，此时整流二极管D₁上无电流通过，取电电路113不取电。

当220V交流市电进入负半周时，220V交流市电经负载、双向可控硅Q₂后分成两路，一路经整流二极管D₁给第一电容C₁充电，另一路经第三电阻R₃、稳压二极管D₂触发双向可控硅Q_l。可以理解地，当双向可控硅Q₂刚导通时，由于第一电容C₁两端的电压与整流二极管D₁的导通压降之和小于双向可控硅Q₁控制极G的触发电压与稳压二极管D₂的稳压值，因此此时双向可控硅Q₁并不导通，直至第一电容C_l充电到其两端的电压与整流二极管D₁的导通压降之和大于双向可控硅Q_l控制极G的触发电压与稳压二极管D₂的稳压值之和时，稳压二极管D₂反向导通，触发双向可控硅Q₁导通，负载通电开启。因此，在稳压二极管D₂稳压值为12V(忽略双向可控硅Q₁控制极G的触发电压)的情况下，当交流市电瞬时电压在0V至+12V之间时，稳压二极管D₂反向未导通，双向可控硅Q₁截止，此时整流二极管D₁上通过电流，取电电路113取电；当交流市电瞬时电压大于+12V时，稳压二极管D₂反向导通，触发双向可控硅Q₁导通，此时整流二极管D₁无电流通过，取电电路113不取电。

如上所述，光耦可控硅U₂中双向可控硅Q₂导通时，双向可控硅Q₁在稳压二极管D₂的控制下，周期性导通。整流二极管D₁上周期性通过电流向第一电容C₁充电，而后经降压芯片U₁输出5V直流电压。此时，降压芯片U₁输出电压一方面使得电池芯片U₄通电工作，向电池组122充电，另一方面经降压芯片U₃输出3.3V直流电压，以供控制单元130通电工作。其中，控制单元130可以根据负载功率和通电取电单元110输出能力来调节电池充放电电路121中第四电阻R₄的阻值，进而选择对电池组122的充电电流。可以理解地，当负载功率较大时，通电取电单元110的输出电流较大，控制单元130调节第四电阻R₄至较小阻值，从而电池芯片U₄输出较大充电电流对电池充电；反之，当负载功率较小时，通电取电单元110的输出电流较小，控制单元130调节第四电阻R₄至较大阻值，从而电池芯片U₄输出较小充电电流对电池充电。例如，假设单火线开关100控制三路照明灯，当打开一路照明灯时，电池芯片U₄输出充电额定电流为40mA，当打开两路照明灯时，电池芯片U₄输出充电额定电流为60mA，当三路照明灯全部打开时，电池芯片U₄输出充电额定电流为100mA。

而当控制单元130的控制信号端输出低电平时，光耦可控硅U₂中双向可控硅Q₂关断，双向可控硅Q₁没有触发，为关断状态，开关100的输入端TP₁与输出端TP₂之间断开，负载主控回路中没有电流，负载关闭。因此整流二极管D₁上也没有电流通过，降压芯片U₁无输出，充电芯片U₄断电不工作。此时，电池组122放电，向降压芯片U₃供电，输出3.3V直流电压以供控制单元130通电工作，此时，控制单元130可以工作在低功耗状态。这样，有效保障了单火线开关100在负载开启和关闭时均能正常工作，且关闭时负载完全关断，无安全隐患。

此外，控制单元130还包括AD采样电路，该AD采样电路适于测量电池组122电压，控制单元130可根据该电压测量值调节其工作模式。当测量电压值高于4.0V时控制单元130为正常工作模式，当测量电压值为3.5-4.0V时开启低功耗模式，当测量电压值小于3.5V则采取按键模式，保证控制单元130在各种情况下保持尽可能充足的工作时间。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机***的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种单火线开关，适于连接在火线与负载之间，包括：

与火线进线连接的输入端(TP₁)；

与所述负载连接的输出端(TP₂)；

连接在输入端(TP₁)与输出端(TP₂)之间的通电取电单元；

与所述通电取电单元电压输出端连接的电池管理单元；以及

分别与所述通电取电单元电压输出端和所述电池管理单元电压输出端连接的控制单元；

其中，所述通电取电单元包括主开关电路、触发电路和取电电路，所述主开关电路包括主开关，适于根据主开关的通断控制负载的通断，所述触发电路包括主开关触发器，适于触发所述主开关的通断，所述取电电路适于根据所述主开关电路和触发电路的通断控制向所述电池管理单元和所述控制单元的供电，其中在触发电路触发主开关导通、负载通电开启的过程中，所述取电电路向所述电池管理单元供电，同时向所述控制单元供电；

所述电池管理单元包括电池充放电电路和电池组，所述电池充放电电路适于当所述取电电路向其供电时向所述电池组充电，所述电池组适于当所述电池充放电电路停止充电时向所述控制单元供电；

所述控制单元的控制信号端与所述通电取电单元的控制信号端连接，并适于生成控制信号至所述通电取电单元，所述控制信号指示所述主开关触发器的通断。

2.如权利要求1所述的单火线开关，所述主开关为第一双向可控硅(Q₁)，所述主开关触发器为光耦可控硅(U₂)，所述光耦可控硅(U₂)由第二双向可控硅(Q₂)和发光二极管(LED₁)构成。

3.如权利要求2所述的单火线开关，所述主开关电路包括所述第一双向可控硅(Q₁)、自恢复保险丝(FR₁)、第二电阻(R₂)和第二电感(L₂)，所述第一双向可控硅(Q₁)的第一阳极T1分别与所述输入端(TP₁)、所述第二电感(L₂)、第二电阻(R₂)连接，所述第二电感(L₂)的另一端接地，所述第二电阻(R₂)的另一端与所述第一双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)连接，该第一双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)还串联所述自恢复保险丝(FR₁)后与所述输出端(TP₂)连接。

4.如权利要求3所述的单火线开关，所述触发电路包括所述光耦可控硅(U₂)、第一电阻(R₁)、第三电阻(R₃)和稳压二极管(D₂)，所述主开关电路中第一双向可控硅(Q₁)的触发极G与所述触发电路中所述稳压二极管(D₂)正极连接，所述稳压二极管(D₂)负极串联所述第三电阻(R₃)后、与所述光耦可控硅(U₂)中第二双向可控硅(Q₂)的一阳极连接，所述第二双向可控硅(Q₂)的另一阳极与所述第一双向可控硅(Q₁)的第二阳极(T₂)连接，所述光耦可控硅(U₂)中发光二极管(LED₁)正极与所述通电取电单元控制信号端连接，所述发光二极管(LED₁)负极接地，所述第一电阻(R1)连接在所述第一双向可控硅(Q₁)的第一阳极(T₁)和触发极之间。

5.如权利要求4所述的单火线开关，所述取电电路包括整流二极管(D₁)和第一电容(C₁)，所述触发电路中稳压二极管(D₂)负极串联所述第三电阻(R₃)后、还与所述取电电路中整流二极管(D₁)正极连接，所述整流二极管(D₁)负极与所述第一电容(C₁)正极连接，该第一电容(C₁)正极还与所述通电取电单元电压输出端连接，所述第一电容(C₁)负极接地。

6.如权利要求5所述的单火线开关，所述通电取电单元还包括第一稳压电路，所述第一稳压电路包括第一电感(L₁)、第二电容(C₂)、第三电容(C₃)和第一降压芯片(U₁)，所述取电电路中第一电容(C₁)正极与所述第一电感(L₁)连接，所述第一电感(L₁)的另一端与第一降压芯片(U₁)的输入引脚连接，所述第一降压芯片(U₁)的输入引脚串联所述第二电容(C₂)后接地，所述第一降压芯片(U₁)的输出引脚和第三电容(C₃)均与所述通电取电单元电压输出端连接，所述第一降压芯片(U₁)的接地引脚和所述第三电容(C₃)的另一端均接地。

7.如权利要求1-6中任一所述的单火线开关，所述电池管理单元中电池充放电电路包括电池芯片(U₄)和第四电阻(R₄)，所述通电取电单元电压输出端与所述电池芯片(U₄)的输入引脚连接，所述电池芯片(U₄)的PROG引脚串联第四电阻(R₄)后接地，所述电池芯片(U₄)的电池引脚与电池组正极连接，该电池组正极还与所述电池管理单元电压输出端连接，电池组负极接地。

8.如权利要求7所述的单火线开关，还包括第二稳压电路，所述控制单元与所述第二稳压电路的电压输出端连接，所述第二稳压电路包括第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、第四电容(C₄)、第五电容(C₅)、第六电容(C₆)和第三降压芯片(U₃)，所述第三二极管(D₃)正极与所述通电取电单元电压输出端连接，所述第四二极管(D₄)正极与所述电池管理单元电压输出端连接，负极均与第三降压芯片(U₃)输入引脚连接，所述第四电容(C₄)连接在第三降压芯片(U₃)输入引脚与地端之间，所述第六电容(C₆)连接在第三降压芯片(U₃)输出引脚与地端之间，所述第五电容(C₅)正极与第三降压芯片(U₃)输出引脚连接，负极接地，所述第三降压芯片(U₃)输出引脚还与所述第二稳压电路的电压输出端连接。

9.如权利要求8所述的单火线开关，所述通电取电单元输出电压为5V直流电压。

10.如权利要求9所述的单火线开关，所述第二稳压电路输出电压为3.3V直流电压。