CN202758190U - 一种非隔离式待机零功耗电路 - Google Patents

一种非隔离式待机零功耗电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种非隔离式待机零功耗电路，包括交流的第一输入端和第二输入端，第一输入端通过保险丝与RC阻容降压电路相连，RC阻容降压电路通过限流电阻R2与RC稳压电源电路一输入端相连，第二输入端通过双向可控硅与RC稳压电源电路另一输入端相连，第二输入端与电源开关SW一端和双向可控硅的T2极相连，电源开关SW的另一端通过电阻R4与光耦检测电路的二极管阳极相连，光耦检测电路的二极管阴极与脉冲触发电路的输出端相连并通过电阻R5与双向可控硅的控制极相连。本实用新型利用双向可控硅的通断，使得电器在待机时无功耗消耗，达到节能的目的，同时无机械触点，动作时间快，使用寿命长等特点，可广泛应用在家电、工业控制等领域。

Description

一种非隔离式待机零功耗电路
技术领域
本实用新型涉及一种电源控制电路，特别涉及一种非隔离式待机零功耗电路，属于电路技术领域。 
背景技术
许多电器在工作程序结束后都自动关机，处于待机状态，等待接受外界随时发出的再次启动工作指令，如洗衣机、吸尘器、咖啡机等电器工作程序结束后都自动关机，处于待机状态，一般情况下，电器为了在待机状态接受外界随时发出的再次启动工作指令，都会有一定的待机功率消耗，目前电器待机功耗一般为0.5W-3W，欧洲指令要求家电待机功耗在0.5W以下。作为待机零功耗电路的一种改进形式，目前普遍采用继电器控制交流电源通断的零功耗电路，但由于继电器触点为机械触点，机械动作时间较慢，使用寿命较低。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非隔离式待机零功耗电路，利用双向可控硅的通断，从而控制电器交流电源的通断，使得电器在工作程序结束后自动关机，待机状态时零功耗消耗，同时双向可控硅无机械触点，动作时间快，使用寿命长。 
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种非隔离式待机零功耗电路，包括 
交流的第一输入端Lin和第二输入端Nin，
所述第一输入端Lin通过保险丝Fuse与RC阻容降压电路相连，
所述RC阻容降压电路通过限流电阻R2与RC稳压电源电路一输入端相连，
所述第二输入端Nin通过双向可控硅TR1与RC稳压电源电路另一输入端相连，
所述第二输入端Nin与电源开关SW一端和所述双向可控硅TR1的T2极相连，
所述电源开关SW的另一端通过电阻R4与光耦检测电路的二极管阳极相连，
所述光耦检测电路的二极管阴极与脉冲触发电路的输出端相连并通过电阻R5与所述双向可控硅TR1的控制极G相连，
所述双向可控硅TR1的T2极和T1极之间并联一RC保护回路，
所述双向可控硅TR1的T1极和控制极G之间并联一触发电容C9，
      所述交流的第一输入端Lin和所述第二输入端Nin之间并联一安规电容C1和一压敏电阻RV，
所述RC稳压电源电路包含非隔离式的直流输出电压Vdd、Vcc和模拟地Vss。
其特征是， 
所述RC阻容降压电路包含一并联的泄放电阻R1和一并联的降压电容C2。所述RC保护回路包含串联的电阻R3和电容C3。
所述光耦检测电路包括光耦IC1、电阻R8、电阻R9和滤波电容C7，所述光耦IC1的集电极通过一电阻R8连接至直流输出电压Vcc，同时通过一电阻R9与第一输入输出端口I/O1连接，所述第一输入输出端口I/O1同时接一滤波电容C7至模拟地Vss，所述光耦IC1的发射极接模拟地Vss，所述光耦IC1的二极管阳极通过一电阻R4连接至所述电源开关SW一端，所述光耦IC1的二极管阴极与脉冲触发电路的输出端相连并通过电阻R5与所述双向可控硅TR1的控制极G相连。 
所述脉冲触发电路包括NPN三极管Q1、电阻R6、电阻R7、滤波电容C4，所述NPN三极管Q1的基极接一滤波电容C4至模拟地Vss，同时通过一电阻R7连接至第二输入输出端口I/O2，所述NPN三极管Q1的发射极通过一电阻R6连接至模拟地Vss，所述NPN三极管Q1的集电极输出与所述光耦检测电路的阴极相连并通过一电阻R5与所述双向可控硅的控制极G相连。 
所述光耦检测电路的第一输入输出端口I/O1和所述脉冲触发电路的第二输入输出端口I/O2均连接至单片机MCU。 
所述RC稳压电源电路为非隔离的双半波稳压电源电路或半波整流稳压电源电路。 
本实用新型的有益效果是： 
本实用新型的非隔离式待机零功耗电路，利用双向可控硅TR1的通断，从而控制电器交流电源的通断，使得电器在工作程序结束后自动关机，待机状态时零功耗消耗，达到节能的目的，同时双向可控硅无机械触点，动作时间快，使用寿命长等特点。该电路结构简单、性能可靠、成本低廉，可广泛应用在家电、工业控制等领域。
附图说明
图1为本实用新型的非隔离式待机零功耗电路的电路原理图。 
图2为本实用新型的非隔离式待机零功耗电路单片机部分的示意图。 
图中：1、RC阻容降压电路，2、RC保护回路，3、光耦检测电路，4、脉冲触发电路，5、RC稳压电源电路。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。 
结合图1和图2所示，本实用新型的非隔离式待机零功耗电路中主要包含并联的泄放电阻R1和降压电容C2构成的RC阻容降压电路1，限流电阻R2，安规电容C1，压敏电阻RV，保险丝Fuse，双向可控硅TR1，RC保护回路2，光耦检测电路3，脉冲触发电路4，RC稳压电源电路5，触发电容C9，电阻R4和R5。 
交流的第一输入端Lin和第二输入端Nin之间并联安规电容C1和压敏电阻RV。 
非隔离待机零功耗电路的两个接入端第一输入端Lin和第二输入端Nin接交流电压，第一输入端Lin通过保险丝Fuse与RC阻容降压电路1连接，RC阻容降压电路1通过限流电阻R2与RC稳压电源电路5一输入端相连，第二输入端Nin通过双向可控硅TR1与RC稳压电源电路5另一输入端连接。 
第二输入端Nin与电源开关SW一端和双向可控硅TR1的T2极相连，电源开关SW的另一端通过电阻R4与光耦检测电路3的二极管阳极相连。 
光耦检测电路3包括光耦IC1、电阻R8、电阻R9和滤波电容C7，所述光耦IC1的集电极通过电阻R8连接至直流输出电压Vcc，同时通过电阻R9与第一输入输出端口I/O1连接，第一输入输出端口I/O1同时接滤波电容C7至模拟地Vss，光耦IC1的发射极接模拟地Vss，光耦IC1的二极管阳极通过电阻R4连接至所述电源开关SW一端，光耦IC1的二极管阴极与脉冲触发电路3的输出端相连并通过电阻R5与双向可控硅TR1的控制极G相连。 
脉冲触发电路4包括NPN三极管Q1、电阻R6、电阻R7、滤波电容C4，NPN三极管Q1的基极接滤波电容C4至模拟地Vss，同时通过一电阻R7连接至第二输入输出端口I/O2，NPN三极管Q1的发射极通过电阻R6连接至模拟地Vss，NPN三极管Q1的集电极输出与所述光耦检测电路3的阴极相连并通过一电阻R5与双向可控硅的控制极G相连。 
双向可控硅TR1的T2极和T1极之间并联一RC保护回路2，双向可控硅TR1的T1极和双向可控硅TR1的控制极G之间连接一触发电容C9。本实施例中触发电容C9选择型号为0.1uF/50V的电容。 
RC稳压电源电路5为双半波稳压直流电源，输出直流电压Vdd、Vcc。整流二极管D1、稳压二极管ZD1、滤波电容C5和C6 组成的正半波整流稳压电源电路，输出直流电压Vdd，整流二极管D2、稳压二极管ZD2、滤波电容C8和C10 组成的负半波整流稳压电源电路，输出直流电压Vcc，直流输出电源Vdd和模拟地Vss为单片机MCU和其它弱电提供直流电源，由于第二输入端Nin通过双向可控硅TR1和直流输出电压Vcc直接相连，直流输出电源Vdd、Vcc和模拟地Vss与交流电源没有电气隔离。RC稳压电源电路5还可以为其它形式的RC非隔离整流稳压电路，如半波整流稳压电源电路（本案中没有画出）。本实施例中整流二极管D1、D2的型号均为1N4007，稳压二极管ZD1、ZD2的稳压值为5.1V，电解电容C5、C10的型号均为330uF/16V,高频滤波电容C6、C8的型号均为0.1uF/50V，直流输出电压Vcc为+5V，Vdd为+10V。 
保险丝Fuse一端连接至第一输入端Lin，另外一端连接至RC阻容降压电路1、并联的安规电容C1和压敏电阻RV，并联的安规电容C1和压敏电阻RV的另外一端连接至第二输入端Nin。 
安规电容C1通过保险丝Fuse后，并联于交流电压两个输入端Lin、Nin，主要用于电路抑制电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）中的传导干扰，同时也可防止由于电子设备漏电或机壳带电，危及人身安全及生命。本实施例中安规电容C1选择型号为0.22uF/280VAC的电容。 
压敏电阻RV通过保险些Fuse后，并联于交流电压两个输入端Lin、Nin，主要依靠其自身的瞬态过电压保护功能，抑制交流输入端Lin和Nin经常可能出现的诸如雷电过电压和操作过电压等随机性、非周期性的瞬态浪涌异常过电压，保护电路免受瞬态过电压的损害。本实施例中压敏电阻RV选择型号为14D471的压敏电阻。 
RC阻容降压电路1包含一并联的泄放电阻R1和一并联的降压电容C2，起阻容降压作用。RC阻容降压电路1中的泄放电阻R1为交流电源关断后，为降压电容C2上的电荷迅速释放而提供的泄放回路，放电时间常数τ=R1*C2。本实施例中泄放电阻R1选择型号为240KΩ/0.5W的电阻，降压电容C2选择型号为1uF/280VAC的电容。 
RC保护回路2包含串联的电阻R3和串联的电容C3，一方面防止假脉冲触发双向可控硅TR1，造成其失控导通，另一方面利用电容C3两端电压不能突变的特性，吸收双向可控硅换向时产生的尖峰状过电压，把电压变化率（Dv/dt）限制在允许的范围内，起保护双向可控硅TR1的作用，电阻R3是在可控硅阻断时防止电容和电感振荡，起阻力作用，最后RC保护回路2还具有加速可控硅导通的作用。本实施例中电阻R3选择型号为150Ω/0.5W的电阻，电容C3选择型号为1nF/630V的电容。 
限流电阻R2一端连接至RC阻容降压电路1，另外一端连接至RC阻容降压电路1的一输入端，限流电阻R2一方面起限制输出电流作用，另一方面抑制电路电磁干扰（EMI）中的传导干扰。本实施例中限流电阻R2选择型号为100Ω/3W的电阻。 
当电器在工作程序结束后自动关机，处于待机状态，等待接受外界随时发出的再次启动工作指令时，非隔离式待机零功耗电路中的电源开关SW处于断开状态，电源开关SW为琴键开关，即当电源开关SW按下后，开关被按下，触点处于闭合；当电源开关SW松开后，开关被弹起，触点处于断开。电源开关SW处于断开状态，双向可控硅TR1关断，整个电路功耗为零。 
当电器接受到外界发出的再次启动工作指令时，电压开关SW被按下，其触点闭合，由于脉冲触发电路4的三极管截止，此时第二输入端Nin通过电阻R4、光耦检测电路3的正向二极管和电阻R5对触发电容C9进行充电，当充电电压达到双向可控硅TR1的控制极G和T1极导通电压时，双向可控硅TR1导通，交流电压的第一输入端Lin和第二输入端Nin通过RC阻容降压电路1、限流电阻R2、RC稳压电源电路5和导通的双向可控TR1，产生直流输出电压Vdd、Vcc，单片机MCU得到工作电压Vcc，马上复位后开始工作，光耦检测电路3由于其二极管正向导通，光耦检测电路3的三极管导通，其集电极输出I/O1口输出低电平，单片机MCU通过I/O1口的低电平，获悉电源开关SW被按下，单片机通过I/O2口在每个交流过零点（交流过零点检测电路未画出）发出高电平脉冲信号，脉冲触发电路4的三极管高电平导通，其集电极输出高电平脉冲信号，通过电阻R5对触发电容C9进行充电，当充电电压达到双向可控硅TR1的控制极G和T1极导通电压时，双向可控硅TR1继续导通，由于单片机MCU的运行速度远远高于外界人体手指的释放速度，因此，在电压开关SW被弹起前，双向可控硅TR1的控制极G和T1之间通过脉冲触发电路4的集电极输出已经获得过零点触发信号，双向可控硅TR1仍然继续导通。 
在电源开关SW被弹起后,其触点断开，双向可控硅TR1仍然继续导通，RC稳压电源电路5仍继续输出直流电压Vcc，此时光耦检测电路3由于其二极管未导通，其三极管关断，I/O1口输出高电平，单片机MCU获悉电压开关SW已经被弹起，同时单片机MCU开始完全其它工作程序。 
当单片机MCU完成其它工作程序后，准备自动关机，处于待机状态时，让其I/O2口输出低电平，脉冲触发电路4的三极管截止，双向可控硅TR1的控制极G和T1之间没有过零点脉冲触发信号，双向可控硅TR1关断，RC稳压电源电路5随后没有输入电压，其直流输出电压Vdd、Vcc降为零，单片机MCU停止工作，整个电路断电，电器自动关机，处于待机状态，零功耗消耗，等待接受外界下一次再次启动工作的指令，开始下一次工作循环。 
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，包括
交流的第一输入端Lin和第二输入端Nin，
所述第一输入端Lin通过保险丝与RC阻容降压电路（1）相连，
所述RC阻容降压电路（1）通过限流电阻R2与RC稳压电源电路（5）一输入端相连，
所述第二输入端Nin通过双向可控硅TR1与RC稳压电源电路（5）另一输入端相连，
所述第二输入端Nin与电源开关SW一端和双向可控硅TR1的T2极相连，
所述电源开关SW的另一端通过电阻R4与光耦检测电路（3）的二极管阳极相连，
所述光耦检测电路（3）的二极管阴极与脉冲触发电路（4）的输出端相连并通过电阻R5与双向可控硅TR1的控制极G相连，
所述双向可控硅TR1的T2极和T1极之间并联一RC保护回路（2），
所述双向可控硅TR1的T1极和控制极G之间并联一触发电容C9，
所述交流的第一输入端Lin和所述第二输入端Nin之间并联一安规电容C1和一压敏电阻RV，
     所述RC稳压电源电路包含非隔离的直流输出电压Vdd、Vcc和模拟地Vss。
2.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述RC阻容降压电路（1）包含一并联的泄放电阻R1和一并联的降压电容C2。
3.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述RC保护回路（2）包含串联的电阻R3和电容C3。
4.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述光耦检测电路（3）包括光耦IC1、电阻R8、电阻R9和滤波电容C7，所述光耦IC1的集电极通过一电阻R8连接至直流输出电压Vcc，同时通过一电阻R9与第一输入输出端口I/O1连接，所述第一输入输出端口I/O1同时接滤波电容C7至模拟地Vss，所述光耦IC1的发射极接模拟地Vss，所述光耦IC1的二极管阳极通过一电阻R4连接至所述电源开关SW一端，所述光耦IC1的二极管阴极与脉冲触发电路（4）的输出端相连并通过电阻R5与所述双向可控硅TR1的控制极G相连。
5.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述
脉冲触发电路（4）包括NPN三极管Q1、电阻R6、电阻R7、滤波电容C4，所述NPN三极管Q1的基极接一滤波电容C4至模拟地Vss，同时通过电阻R7连接至第二输入输出端口I/O2，所述NPN三极管Q1的发射极通过电阻R6连接至模拟地Vss，所述NPN三极管Q1的集电极输出与所述光耦检测电路（3）的阴极相连并通过一电阻R5与所述双向可控硅的控制极G相连。
6.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述光耦检测电路（3）的第一输入输出端口I/O1和所述脉冲触发电路（4）的第二输入输出端口I/O2均连接至单片机MCU。
7.根据权利要求1所述的非隔离式待机零功耗电路，其特征在于，所述RC稳压电源电路（5）为非隔离的双半波稳压电源电路或半波整流稳压电源电路。
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