CN217060784U - 开关电路及智能开关 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种开关电路及智能开关，开关电路包括继电器、续流回路以及驱动电路，继电器为单稳态继电器，继电器包括受控线圈以及控制端，控制端用于控制外接电路的通断，续流回路的两端分别连接于继电器的受控线圈的两端，驱动电路连接于继电器的受控线圈，能够大幅度地降低受控线圈和开关电路的功耗需求，以此达到扩大智能开关的使用范围，并且大幅度地减少智能开关的成本。

Description

开关电路及智能开关

技术领域

本申请涉及智能家电技术领域，更具体地，涉及一种开关电路及智能开关。

背景技术

随着电子技术的不断发展，智能开关凭借智能家居的浪潮随之大踏步的融入了普通消费者的日常生活，成为了家装电气设备中的普遍选择，因此智能开关在生活中被广泛应用。

目前的单火线智能开关在小瓦数功率的灯具负载下，取电能力比较弱，能够给智能开关提供的功耗支持也很小，无法给需要较大功耗支持的智能开关提供足够的电力供给，以此大多数智能开关往往无法正常使用，致使智能开关的使用范围严重受限。

实用新型内容

本申请实施例提供一种开关电路及智能开关。

根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种开关电路，开关电路包括继电器、续流回路以及驱动电路。继电器为单稳态继电器，继电器包括受控线圈以及控制端，控制端用于控制外接电路的通断，续流回路的两端分别连接于继电器的受控线圈的两端，驱动电路连接于继电器的受控线圈。

在一些实施方式中，续流回路包括二极管，二极管的负极连接于受控线圈的第一端，二极管的正极连接于受控线圈的第二端，驱动电路连接于正极与受控线圈的连接节点。

在一些实施方式中，驱动电路包括三极管以及第一电阻，三极管的集电极连接于二极管的正极，三极管的发射极接地，第一电阻的第一端连接于三极管的基极、第二端用于与控制引脚连接。

在一些实施方式中，驱动电路还包括第二电阻，第二电阻的一端连接于三极管的基极与第一电阻的连接节点，第二电阻的另一端接地。

在一些实施方式中，开关电路还包括控制芯片，控制芯片连接于驱动电路，控制芯片被配置为向驱动电路输出高电平信号并保持高电平信号预定时长后将信号调整为PWM信号。

在一些实施方式中，开关电路还包括供电电路，供电电路的第一端连接于受控线圈与二极管的负极的连接节点，供电电路的第二端连接于控制芯片。

在一些实施方式中，开关电路还包括开态取电电路，开态取电电路连接于继电器的控制端与供电电路之间。

在一些实施方式中，开关电路还包括连接于外接电路的闭态取电电路，闭态取电电路与供电电路电性连接，闭态取电电路的第一端连接于继电器的控制端，闭态取电电路的第二端连接于供电电路。

在一些实施方式中，开关电路还包括无线通信模块，无线通信模块连接于控制芯片，无线通信模块适于与外部的通信设备建立通信连接；无线通信模块包括以下单元中的至少一种：蓝牙通信模块、 Wi-Fi通信模块、红外信号通信模块。

根据本申请的第二方面，本申请实施例提供一种智能开关，智能开关为单火线智能开关，包括上述开关电路。

本申请实施例提供的开关电路，续流回路连接于继电器的受控线圈，能够在继电器断开时，基于续流作用暂时存储受控线圈中存储的能量，从而保护开关电路，驱动电路连接于继电器的受控线圈，能够通过控制受控线圈的通断，从而控制控制端的状态以控制外接电路的通断，能够大幅度地降低受控线圈以及开关电路的功耗，继电器为单稳态继电器，可以大幅度地降低开关电路的成本，以此达到扩大智能开关的使用范围，并且大幅度地降低智能开关的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的开关电路的功能模块图。

图2是图1所示的开关电路的电路结构示意图。

图3是图1所示的开关电路的另一种电路结构示意图。

图4是图1所示的开关电路的控制芯片输出开启信号的波形示意图。

图5是图1所示的开关电路的控制芯片输出关闭信号的波形示意图。

图6是本申请实施例提供的智能开关的示意图。

图7是本申请实施例提供的智能家电设备的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

请参阅图1，图1示意性地示出了本申请实施例提供的一种开关电路100的结构示意图。开关电路100包括继电器10、续流回路30以及驱动电路50。继电器10包括受控线圈12以及控制端14，控制端14用于控制外接电路101的通断。在本申请实施例中，继电器10可以为单稳态继电器，单稳态继电器为只有一种稳定状态的继电器，当单稳态继电器有输入量进行激励时会改变状态，去除输入量时又恢复到原来状态。续流回路30的两端分别连接于受控线圈12的两端，续流回路30用于在继电器10断开时，基于续流作用暂时存储受控线圈12中存储的能量，从而保护开关电路100。驱动电路50连接于受控线圈12，驱动电路50可以控制受控线圈12的通断，从而控制控制端14的状态。在一些实施例中，驱动电路50向受控线圈12传输开通控制信号(例如输入电压或电流)，使得受控线圈12通电，受控线圈12产生电磁力控制控制端14的触点连接，使得外接电路101导通；驱动电路50向受控线圈12传输关断控制信号，使得受控线圈12断电，受控线圈12产生的电磁力消失，导致控制端14的触点断开连接，使得外接电路101断开。

本申请实施例提供的开关电路100，续流回路30连接于继电器10的受控线圈12，能够在继电器 10断开时，基于续流作用暂时存储受控线圈12中存储的能量，从而保护开关电路100，驱动电路30 连接于继电器10的受控线圈12，能够通过控制受控线圈12的通断，从而控制控制端14的状态以控制外接电路101的通断，能够降低受控线圈12以及开关电路100的功耗。进一步地，继电器10为单稳态继电器，可以降低开关电路100的成本。

请参阅图2，在本申请实施例中，受控线圈12设有第一端121以及第二端123，第一端121以及第二端123分别连接于续流回路30的两端。控制端14设有第一端141与第二端143，第一端141靠近第二端143的一侧设有触点，第二端143靠近第一端141的一侧设有触点，当受控线圈12通电时，受控线圈12产生电磁力控制第一端141的触点与第二端143的触点连接，从而控制端14的第一端 141与第二端143导通，即继电器10导通，使得外接电路101导通。当受控线圈12断电时，受控线圈12产生的电磁力消失，导致第一端141的触点与第二端143的触点断开连接，从而控制端14的第一端141与第二端143断开，即继电器10断开，使得外接电路101断开。

在本实施例中，续流回路30连接于继电器10与驱动电路50之间，续流回路30包括二极管32，二极管32包括正极321以及负极323，正极321与负极323连接于受控线圈12，能够在开关电路100 中电压、电流发生突变时，为反向电动势提供耗电通路，从而在继电器10断开时保护开关电路100。具体而言，二极管32的负极323连接于受控线圈12的第一端121，二极管32的正极321连接于受控线圈12的第二端123，由于受控线圈12通电时会存储有大量的能量，当受控线圈12断电时将产生反向电动势，很容易击穿开关电路100中的其他元件，这时由于二极管32的接入正好和反向电动势方向一致，能够暂时存储受控线圈12中存储的能量，防止感应电压过高，从而保护了开关电路100 的其他电路元件。在一些实施例中，二极管32可以为快速恢复二极管或肖特基二极管，二极管32 的型号可以是FR254、1N5206、1N5407等。

在本实施例中，驱动电路50连接于二极管32的正极321与受控线圈12的连接节点，驱动电路 50包括三极管52以及第一电阻R1，三极管52的集电极c连接于二极管32的正极321，三极管32 的基极b连接于第一电阻R1，三极管52的发射极e接地，三极管52用于控制受控线圈12的通断。在本申请实施例中，三极管52可以为NPN型三极管，当三极管52输出高电平时，受控线圈12导通，当三极管52输出低电平时受控线圈12断开。在其他一些实施例中，三极管52可以为PNP型三极管，当三极管52输出低电平时，受控线圈12导通，当三极管52输出高电平时受控线圈12断开。

第一电阻R1的第一端541连接于三极管的基极b，第一电阻R2的第二端543连接于控制引脚，第一电阻R1在驱动电路50中起到了降压与限流的作用。在一些实施例中，驱动电路50还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接于三极管的基极b与第一电阻R1的连接节点，第二电阻R2的另一端接地，从而能够保护驱动电路50。

请参阅图3，在本实施例中，开关电路100还包括控制芯片70，控制芯片70可以包括第一引脚 A以及第二引脚B。第一引脚A连接于驱动电路50的第一电阻R1的第二端543，控制芯片70通过第一引脚A向继电器10输出高低电平或/及PWM信号。

在本申请实施例中，控制芯片70接收到开启命令后，控制芯片70处于开启命令状态，控制芯片 70向驱动电路输出开启信号(如图4)，即控制芯片70向驱动电路50输出高电平，使得继电器10导通，然后预定时长后，即继电器10处于完全导通状态后，控制芯片70将输出信号调整为PWM信号，从而降低受控线圈12的功耗。其中，在一些实施例中，预定时长可以是100ms，在其它一些实施例中，第一预设时长可以大于100ms，如可以为200ms，300ms等等。在本申请实施例中，PWM信号的频率可以为2k，占空比可以为10％，在其他一些实施例中，PWM信号的频率和占空比不受限制。控制芯片70接收到关闭命令后，控制芯片70处于关闭命令状态，控制芯片70向驱动电路输出关闭信号(如图5)，即控制芯片70向驱动电路50输出低电平，从而关断继电器10。

请再次参阅图3，在本实施例中，开关电路100还包括供电电路90，供电电路90连接于继电器 10与控制芯片70之间，供电电路70用于向控制芯片70供电。在本申请实施例中，供电电路90的第一端92连接于受控线圈12的第一端121，供电电路的第二端94连接于控制芯片70的第四引脚B，供电电路70通过第二引脚B向控制芯片70供电。

在本实施例中，开关电路100还包括开态取电电路60，开态取电电路60连接于继电器10与供电电路70之间，开态取电电路60用于在继电器10导通时导通供电电路70。在本申请实施例中，开态取电电路60的第一端62连接于继电器10的控制端14的第一端141，开态取电电路60的第二端 64连接于供电电路90，当控制芯片70控制继电器10导通时，开态取电电路60取电从而导通供电电路90，使得供电电路90向控制芯片70供电。进一步地，控制芯片70向驱动电路50输出高电平，使得继电器10导通，然后预定时长后，即继电器10处于完全导通状态后，控制芯片70将输出信号调整为PWM信号，能够降低开态取电电路60的负载。

在本实施例中，开关电路100还包括闭态取电电路40，闭态取电电路40连接于继电器10与供电电路70之间，闭态取电电路40用于在继电器10断开时导通供电电路70。在本申请实施例中，闭态取电电路40的第一端42连接于继电器10的控制端14的第二端143，闭态取电电路40的第二端 42连接于供电电路90，当控制芯片70控制继电器10断开时，闭态取电电路40取电从而导通供电电路90，使得供电电路90向控制芯片70供电。

在一些实施例中，开关电路100还可以包括无线通信单元80，无线通信单元80连接于控制芯片 70，并用于与外部的通信设备建立通信连接，控制芯片70可以通过无线通信模块90接收开启命令或关闭命令。外部的通信设备可以为但不限于为遥控器、手机、平板电脑、台式电脑等电子装置。当外部的通信设备向控制芯片70发送开启命令或关闭命令，控制芯片70接收命令后向驱动电路50发送控制信号，从而向继电器10输出高低电平或/及PWM信号，以控制开关电路100的状态。无线通信单元90可以包括以下单元的至少一种：蓝牙通信单元、Wi-Fi通信单元、红外信号通信单元。

请参阅图6，本申请实施方式还提供一种智能开关200。智能开关200包括上述任一种开关电路 100。在本申请实施例中，智能开关200可以为单火线智能开关，智能开关200还可以包括指示灯210 以及操作面板230，控制芯片70还可以包括第三引脚C以及第四引脚D，指示灯210连接于控制芯片70的第三引脚C，指示灯210可以表征开关电路100的通断状态，例如，指示灯210亮表征开关电路100通电，指示灯210灭表征开关电路100断电。操作面板230可以是按键、触摸屏等，操作面板230连接于控制芯片70的第四引脚D，操作面板230可以向控制芯片230发出开启命令或关闭命令。

请参阅图7，本申请实施方式还提供一种智能家居设备300。智能家居设备300包括智能开关200 以及连接于智能开关200的发光装置310。在本申请实施例中，发光装置310连接于继电器10，具体地，发光装置310连接于开态取电电路60与闭态取电电路40的连接节点，智能开关200可以通过开关电路100控制发光装置310的通断。

本申请实施例提供的开关电路，续流回路连接于继电器的受控线圈，能够在继电器断开时，基于续流作用暂时存储受控线圈中存储的能量，从而保护开关电路，驱动电路连接于继电器的受控线圈，能够通过控制受控线圈的通断，从而控制控制端的状态以控制外接电路的通断，能够大幅度地降低受控线圈和开关电路的功耗需求，以此达到扩大智能开关的使用范围，并且大幅度地降低智能开关的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种开关电路，其特征在于，所述开关电路包括：

继电器，所述继电器为单稳态继电器；所述继电器包括受控线圈以及控制端，所述控制端用于控制外接电路的通断；

续流回路，所述续流回路的两端分别连接于所述继电器的所述受控线圈的两端；以及

驱动电路，连接于所述继电器的所述受控线圈。

2.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述续流回路包括二极管，所述二极管的负极连接于所述受控线圈的第一端，所述二极管的正极连接于所述受控线圈的第二端，所述驱动电路连接于所述正极与所述受控线圈的连接节点。

3.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管以及第一电阻，所述三极管的集电极连接于所述二极管的正极，所述三极管的发射极接地；所述第一电阻的第一端连接于所述三极管的基极、第二端用于与控制引脚连接。

4.如权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接于所述三极管的基极与所述第一电阻的连接节点，所述第二电阻的另一端接地。

5.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括控制芯片，所述控制芯片连接于所述驱动电路；所述控制芯片被配置为向所述驱动电路输出高电平信号并保持所述高电平信号预定时长后将信号调整为PWM信号。

6.如权利要求5所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括供电电路，所述供电电路的第一端连接于所述受控线圈与所述二极管的负极的连接节点，所述供电电路的第二端连接于所述控制芯片。

7.如权利要求6所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括开态取电电路，所述开态取电电路连接于所述继电器的控制端与所述供电电路之间。

8.如权利要求7所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括连接于所述外接电路的闭态取电电路，所述闭态取电电路与所述供电电路电性连接；所述闭态取电电路的第一端连接于所述继电器的控制端，所述闭态取电电路的第二端连接于所述供电电路。

9.如权利要求6所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括无线通信模块，所述无线通信模块连接于所述控制芯片，所述无线通信模块适于与外部的通信设备建立通信连接；所述无线通信模块包括以下单元中的至少一种：蓝牙通信模块、Wi-Fi通信模块、红外信号通信模块。

10.一种智能开关，其特征在于，所述智能开关为单火线智能开关；所述智能开关包括如权利要求1至9中任一项所述的开关电路。

Images