本公開的實施例總體上涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種開關(guān)。

背景技術(shù)：

開關(guān)是一種用于對電路進(jìn)行通斷控制的部件。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)有許多家用電器和照明燈具采用了智能開關(guān)來進(jìn)行電路的通斷控制。智能開關(guān)相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)而言具有功能種類多、安全性能高、且式樣美觀等優(yōu)點。智能開關(guān)通常利用控制電路和電子元器件的組合來實現(xiàn)對電路的智能開關(guān)控制。然而，對于智能開關(guān)而言，如何對智能開關(guān)的工作電源進(jìn)行有效地管理是一個挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的實施例提供了一種開關(guān)，以便于對智能開關(guān)的工作電源進(jìn)行有效地管理。

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種開關(guān)。所述開關(guān)包括：輸入端，被配置用于連接到市電的火線或零線；輸出端，被配置用于連接到負(fù)載；半導(dǎo)體開關(guān)元件，連接在所述輸入端與所述輸出端之間并且在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間可切換，以將所述開關(guān)置于關(guān)狀態(tài)或開狀態(tài)；關(guān)供電模塊，經(jīng)過所述輸入端連接到所述市電，并且被配置為在所述開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)的情況下從所述市電提供所述開關(guān)的工作電源；以及開供電模塊，連接到所述輸入端和所述輸出端，并且被配置為在所述開關(guān)處于開狀態(tài)的情況下從所述市電提供所述工作電源。

本公開的實施例能夠?qū)崿F(xiàn)諸多有益技術(shù)效果。例如，通過在開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)和開狀態(tài)的情況下分別采用關(guān)供電模塊和開供電模塊來提供工作電源，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)的工作電源的有效管理。在開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)的情況下，開關(guān)內(nèi)部的工作電源由關(guān)供電模塊提供，而不會有電力走過負(fù)載以保持負(fù)載關(guān)閉；在開關(guān)處于開狀態(tài)的情況下，開關(guān)內(nèi)部的工作電源由開供電模塊提供，走過開供電模塊的電力同時經(jīng)過輸出端達(dá)到負(fù)載，起到了啟動負(fù)載的作用。

在一個實施例中，所述關(guān)供電模塊包括開關(guān)電源，所述開關(guān)電源在所述輸入端接收所述市電的整個周期中工作，且當(dāng)所述開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件一直處于關(guān)斷狀態(tài)。在這樣的實施例中，可以在開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時采用開關(guān)電源來提供工作電源。以此方式，能夠減小開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時的功耗。

在一個實施例中，所述開供電模塊包括切相電源，所述切相電源在所述輸入端和所述輸出端接收所述市電的每周期中的一部分而獲得能量直至達(dá)到預(yù)定能量，其中所述周期中的一部分包括所述市電輸入的過零點附近，且當(dāng)所述開關(guān)處于開狀態(tài)時，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件在所述周期中的一部分處于關(guān)斷狀態(tài)，并在所述周期中的一部分以外所述切相電源獲得所述預(yù)定能量后處于導(dǎo)通狀態(tài)以將所述負(fù)載連接到所述輸入端。在這樣的實施例中，可以在開關(guān)處于開狀態(tài)時采用切相電源來提供工作電源。以此方式，能夠減小開關(guān)處于開狀態(tài)時的功耗，且保證工作電源能夠得到充足的能量。

在一個實施例中，所述開關(guān)還包括：控制電路，連接到所述關(guān)供電模塊和所述開供電模塊并且接收所述工作電源；受控開關(guān)元件，連接在所述輸入端與所述開供電模塊之間以在所述市電的每周期的一部分中向所述開供電模塊提供從所述輸入端接收的市電輸入，所述受控開關(guān)元件還連接到所述關(guān)供電模塊；其中所述控制電路還被配置為：當(dāng)所述開關(guān)處于開狀態(tài)時，控制所述受控開關(guān)元件持續(xù)工作；當(dāng)所述開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時，控制所述受控開關(guān)元件斷開。在這樣的實施例中，可以采用受控開關(guān)元件來控制輸入端與開供電模塊之間的通斷。以此方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)的開供電模塊的工作電源的有效管理。

在一個實施例中，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制端經(jīng)過電壓閾值元件連接到所述開供電模塊，所述控制電路被配置為在接收到用于將所述開關(guān)從關(guān)狀態(tài)切換至開狀態(tài)的控制信號的情況下控制所述受控開關(guān)元件工作；所述開供電模塊被配置為在所述受控開關(guān)元件工作的情況下通過所述受控開關(guān)元件接收所述市電輸入以進(jìn)行充電；所述閾值元件被配置為在所述開供電模塊被充電到預(yù)定能量的情況下導(dǎo)通，并且接通所述半導(dǎo)體開關(guān)元件。且，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件優(yōu)選地與所述受控開關(guān)元件并聯(lián)連接。在這樣的實施例中，可以采用電壓閾值元件來控制半導(dǎo)體開關(guān)元件的通斷。以此方式，能夠自動地在開供電模塊獲得足夠能量后用半導(dǎo)體開關(guān)元件旁路開供電模塊的供電，避免開供電模塊的多余能耗，實現(xiàn)對開關(guān)的開供電模塊的工作電源的高能效管理。

在一個實施例中，所述控制電路連接到第一三極管，所述第一三極管與所述受控開關(guān)元件和所述關(guān)供電模塊串聯(lián)，且被配置為由所述控制電路控制導(dǎo)通以接通所述受控開關(guān)元件，所述控制電路在上電時的啟動時間中使得所述第一三極管導(dǎo)通，且所述開關(guān)還包括：延時電路，連接在所述關(guān)供電模塊與所述受控開關(guān)元件之間，所述延時電路的時延時間大于所述控制電路在上電時的所述啟動時間，且所述受控開關(guān)元件包括光耦合器。在這樣的實施例中，可以在上電時采用延時電路來延遲對開供電模塊進(jìn)行充電。以此方式，能夠防止在上電瞬時給受控開關(guān)元件提供電力，并進(jìn)而防止觸發(fā)開供電模塊而產(chǎn)生更大浪涌，從而能夠避免損壞受控開關(guān)元件。

在一個實施例中，所述延時電路包括：RC電路，具有一定時間常數(shù)，該時間常數(shù)大于所述控制電路在上電時的所述啟動時間；第二三極管，連接到所述RC電路，用于在所述RC電路充電達(dá)到一定程度后將所述關(guān)供電模塊與所述受控開關(guān)元件導(dǎo)通。在這樣的實施例中，能夠采用RC電路和三極管的組合來延遲對開供電模塊進(jìn)行充電。以此方式，能夠有效地防止受控開關(guān)元件得到電力。

在一個實施例中，所述開關(guān)還包括：電壓調(diào)節(jié)器，連接到所述關(guān)供電模塊和所述開供電模塊并且被配置為調(diào)整所述工作電源的電壓。在這樣的實施例中，能夠采用調(diào)節(jié)器來對工作電源的電壓進(jìn)行調(diào)整。以此方式，能夠得到期望的工作電源電壓。

在另一個實施例中，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件包括開關(guān)型晶閘管。使用開關(guān)型晶閘管作為半導(dǎo)體開關(guān)元件具有功耗小、易于控制、無噪聲、壽命長等多種優(yōu)點

在一個實施例中，所述開關(guān)還包括：負(fù)載檢測電路，用于在所述開關(guān)處于開狀態(tài)時，檢測負(fù)載是否開路或負(fù)載是否未連接，并在負(fù)載開路或負(fù)載未連接時將該負(fù)載所在線路的所述開供電模塊去使能。在這樣的實施例中，能夠檢測負(fù)載是否開路或者未連接。以此方式，能夠在檢測到負(fù)載開路或未連接的情況下將本線路的開供電模塊去使能，避免由于該開供電模塊的異常供電而造成整個開關(guān)的失電。優(yōu)選地，開關(guān)能夠?qū)㈤_關(guān)的能量獲得切換至其他正常的電源，例如切換至關(guān)供電模塊，或者在本開關(guān)包括多線路的情況下切換至負(fù)載已接的線路的開供電模塊，其中每條線路分別由不同的半導(dǎo)體開關(guān)元件與不同的開供電模塊組成。

在一個實施例中，所述負(fù)載檢測電路連接到所述開供電模塊的輸入端，且用于：當(dāng)所述開供電模塊的輸入端具有高于一定閾值的電壓時，判斷所述負(fù)載未開路或負(fù)載連接；當(dāng)所述開供電模塊的輸入端不具有高于一定閾值的電壓時，判斷所述負(fù)載開路或負(fù)載未連接。在這樣的實施例中，由于開供電模塊在其取電時是與負(fù)載串聯(lián)，如果負(fù)載開路或者未連接那么開供電模塊也得不到電力，因此能夠準(zhǔn)確地檢測負(fù)載開路或者未連接的情況。

在一個實施例中，所述開關(guān)還包括：檢測電路，連接到所述開供電模塊并且被配置為檢測在所述市電輸入的每個周期中所述開供電模塊何時獲得閾值能量；分析電路，被配置為分析所述開供電模塊獲得所述閾值能量的時間在所述市電輸入的每個周期中是否相同；以及功耗調(diào)節(jié)電路，被配置為當(dāng)所述開供電模塊獲得所述閾值能量的時間在所述市電輸入的每個周期中不相同時，增加所述開供電模塊的功耗，使所述切相電源在所述輸入端和所述輸出端接收所述市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到所述預(yù)定能量，且所述半導(dǎo)體開關(guān)元件在所述周期中的整個周期內(nèi)處于關(guān)斷狀態(tài)。在這樣的實施例中，能夠根據(jù)在市電輸入的每個周期中開供電模塊何時獲得閾值能量動態(tài)地調(diào)節(jié)開供電模塊的功耗，使得半導(dǎo)體開關(guān)元件在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的整個周期內(nèi)不能導(dǎo)通，統(tǒng)一了各個周期中半導(dǎo)體開關(guān)均關(guān)閉且負(fù)載的電力均走過開供電模塊，使得負(fù)載得到的電力在各個周期中是一致的，避免了由于半導(dǎo)體開關(guān)元件在各個周期中不一樣的操作而導(dǎo)致負(fù)載閃爍。

在一個實施例中，所述功耗調(diào)節(jié)電路包括：功耗元件；脈寬調(diào)制開關(guān)，與所述功耗元件串聯(lián)連接，并且所述功耗元件和所述脈寬調(diào)制開關(guān)與所述開供電模塊并聯(lián)連接；以及脈寬調(diào)制控制電路，連接到所述脈寬調(diào)制開關(guān)，并且被配置為利用高頻脈寬調(diào)制信號驅(qū)動所述脈寬調(diào)制開關(guān)，以獲得相應(yīng)的等效功耗值，使所述切相電源在所述輸入端和所述輸出端接收所述市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到所述預(yù)定能量。在這樣的實施例中，能夠動態(tài)地調(diào)節(jié)開供電模塊的功耗，使得切相電源在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到預(yù)定能量。

本實用新型的其他方面、優(yōu)點將參照以下的具體實施方式而被本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所理解。

附圖說明

通過參照附圖的以下詳細(xì)描述，本公開實施例的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更容易理解。在附圖中，將以示例以及非限制性的方式對本公開的多個實施例進(jìn)行說明，其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的示例實施例的開關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的關(guān)供電模塊的示例實現(xiàn)；

圖3示出了根據(jù)本公開的關(guān)供電模塊的另一示例實現(xiàn)；

圖4示出了根據(jù)本公開的開供電模塊的示例實現(xiàn)；

圖5示出了根據(jù)本公開的開關(guān)的示例實現(xiàn)；

圖6示出了根據(jù)本公開的延時電路的示例實現(xiàn)；

圖7示出了根據(jù)本公開的開關(guān)的另一示例實現(xiàn)；

圖8示出了根據(jù)本公開的負(fù)載檢測電路的示例實現(xiàn)；以及

圖9示出了根據(jù)本公開的開關(guān)中的檢測電路、分析電路和功耗調(diào)節(jié)電路的示例實現(xiàn)。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖中所示的各種示例性實施例對本公開的原理進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例的描述僅僅為了使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解并進(jìn)一步實現(xiàn)本公開，而并不意在以任何方式限制本公開的范圍。應(yīng)當(dāng)注意的是，在可行情況下可以在圖中使用類似或相同的附圖標(biāo)記，并且類似或相同的附圖標(biāo)記可以表示類似或相同的功能。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，從下面的描述中，本文中所說明的結(jié)構(gòu)和方法的替代實施例可以被采用而不脫離通過本文描述的本實用新型的原理。

下面將結(jié)合圖1至圖9來詳細(xì)說明根據(jù)本公開的示例實施例的開關(guān)的工作原理。首先參考圖1，圖1示出了根據(jù)本公開的示例實施例的開關(guān)100的結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1所示，總體上，在此描述的開關(guān)100包括輸入端L1、輸出端L0、半導(dǎo)體開關(guān)元件U2、關(guān)供電模塊1和開供電模塊2。輸入端L1可用于連接到市電的火線或零線。輸出端L0可用于連接到負(fù)載。半導(dǎo)體開關(guān)元件U2連接在輸入端L1與輸出端L0之間并且在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間可切換，以將開關(guān)100置于開狀態(tài)或關(guān)狀態(tài)。關(guān)供電模塊1經(jīng)過輸入端L1連接到市電，且還連接(未示出)到市電與L1端的相對的另一端，即關(guān)供電模塊直接連接到市電。并且在開關(guān)100處于關(guān)狀態(tài)的情況下從市電提供開關(guān)100的工作電源。開供電模塊2連接到輸入端L1和輸出端L0，并且在開關(guān)100處于開狀態(tài)的情況下從市電提供工作電源。在一些實施例中，半導(dǎo)體開關(guān)元件U2可以包括開關(guān)型晶閘管(TRIAC)。

本公開的實施例能夠?qū)崿F(xiàn)諸多有益技術(shù)效果。例如，通過在開關(guān)100處于關(guān)狀態(tài)和開狀態(tài)的情況下分別采用關(guān)供電模塊1和開供電模塊2來提供工作電源，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)100的工作電源的有效管理。

如圖1所示，在一些實施例中，開關(guān)100還包括控制電路(MCU)3和受控開關(guān)元件U1。MCU 3可以是該開關(guān)100的控制器，其能夠進(jìn)一步連接至無線通信接口等等，以獲得來自外部的開或關(guān)的指令。MCU 3連接到關(guān)供電模塊1和開供電模塊2并且接收工作電源，該工作電源同時也能夠為前述無線通信接口提供電力。受控開關(guān)元件U1連接在輸入端L1與開供電模塊2之間以在市電的每周期的一部分中向開供電模塊2提供從輸入端L1接收的市電輸入。特別地，如圖所示，受控開關(guān)元件U1可以包括光耦合器，那么在光耦合器左側(cè)的發(fā)光二極管被MCU 3控制發(fā)光時(通過MCU 3導(dǎo)通三極管Q1)，則光耦合器右側(cè)的光電二極管也導(dǎo)通，電力從輸出端L1，流經(jīng)U1右側(cè)的光電二極管而到達(dá)開供電模塊2。受控開關(guān)元件U1還連接到關(guān)供電模塊1已獲得初始電力來啟動開供電模塊2。當(dāng)開關(guān)100處于開狀態(tài)時，MCU 3控制受控開關(guān)元件U1持續(xù)工作。當(dāng)開關(guān)100處于關(guān)狀態(tài)時，MCU 3控制受控開關(guān)元件U1斷開。在這樣的實施例中，可以采用受控開關(guān)元件U1來控制輸入端L1與開供電模塊2之間的通斷。以此方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)100的開供電模塊的工作電源2的有效管理。

如圖1所示，在一些實施例中，半導(dǎo)體開關(guān)元件U2的控制端經(jīng)過電壓閾值元件Z1、Z2連接到開供電模塊2。MCU 3被配置為在接收到用于將開關(guān)100從關(guān)狀態(tài)切換至開狀態(tài)的控制信號的情況下控制受控開關(guān)元件U1工作。開供電模塊2被配置為在受控開關(guān)元件U1工作的情況下通過受控開關(guān)元件U1接收市電輸入以進(jìn)行充電。閾值元件Z1、Z2被配置為在開供電模塊2被充電到預(yù)定能量的情況下導(dǎo)通，并且接通半導(dǎo)體開關(guān)元件U2，半導(dǎo)體開關(guān)元件U2接通后將旁路受控開關(guān)元件U1右側(cè)的光電二極管，即禁止來自輸入端L1的電力流到開供電模塊2，直至半導(dǎo)體開關(guān)元件U2在市電電壓過零處自動斷開。在市電電壓過零處，下一周期開始，來自輸入端L1的市電又開始流過受控開關(guān)元件U1右側(cè)的光電二極管至開供電模塊2，直至將開供電模塊2充電至預(yù)定能量，以此重復(fù)。在這樣的實施例中，可以采用電壓閾值元件Z1、Z2來控制半導(dǎo)體開關(guān)元件U2的通斷。以此方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)100的開供電模塊的工作電源的有效管理。

如圖1所示，在一些實施例中，MCU 3連接到第一三極管Q1的控制端子。第一三極管Q1與受控開關(guān)元件U1和關(guān)供電模塊1串聯(lián)連接。第一三極管Q1由MCU 3控制導(dǎo)通以接通受控開關(guān)元件U1。在使用某些MCU的情況下，MCU 3在上電時的啟動時間中會使得第一三極管Q1導(dǎo)通，下文中將描述這一特性帶來的問題和解決方案。

在一些實施例中，關(guān)供電模塊1包括開關(guān)電源，開關(guān)電源在輸入端L1接收市電的整個周期中工作。圖2示出了根據(jù)本公開的關(guān)供電模塊1的示例實現(xiàn)。圖2中所示的關(guān)供電模塊1的工作原理如下。整個系統(tǒng)是工作在斷續(xù)模式下的反激(flyback)電路。直接來自于輸入端L1和另一市電端的市電電壓經(jīng)過整流橋BD1和平滑電容器C4，通過電阻器R11，R12，R13給電容器C5充電。當(dāng)電容器C5的電壓達(dá)到三極管T4的開啟電平后，T4開始導(dǎo)通，變壓器原邊繞組T1_1充電。同時繞組T1_2感應(yīng)電壓通過C5，R13提供電流繼續(xù)維持T4導(dǎo)通。當(dāng)電容器C5的電壓接近繞組T1_2的感應(yīng)電壓后，三極管T4由導(dǎo)通態(tài)切換為截止態(tài)。副邊繞組T1_3放電到負(fù)載端，同時繞組T1_2通過二極管D13給電容器C6反向充電。之后高壓側(cè)再次通過電阻器R11、R12、R13給電容器C5充電，開始下一個循環(huán)。光耦U4為過壓保護(hù)，當(dāng)負(fù)載側(cè)電壓超過額定值后，光耦U4導(dǎo)通，三極管T4將被電容器C6強(qiáng)制關(guān)斷。在這樣的實施例中，電阻器R11和R12的阻值很大，通常在10M，這樣系統(tǒng)的工作頻率將會很低。從電源側(cè)獲取的平均電流也會很小，整個取電系統(tǒng)呈現(xiàn)高阻態(tài)。

當(dāng)開關(guān)100處于關(guān)狀態(tài)時，半導(dǎo)體開關(guān)元件U2一直處于關(guān)斷狀態(tài)。

圖3示出了根據(jù)本公開的關(guān)供電模塊1的另一示例實現(xiàn)，該實現(xiàn)與圖2所示的實現(xiàn)的區(qū)別在于是使用IC來控制。圖3中所示的關(guān)供電模塊1的工作原理如下。整個系統(tǒng)是反激電路。芯片U1具有無負(fù)載低功耗模式，如LNK574DG。無負(fù)載情況下功耗可以低至5mW以下。芯片U1具有內(nèi)置金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。芯片U1的引腳4為內(nèi)置MOSFET的漏極，該內(nèi)置MOSFET的源極是S即引腳5、6、7、8，它們都連接到地，其功能類似于前述示例中的T4。芯片U1的引腳2為反饋端，它從變壓器的4-5端獲得變壓器10-6端(即輸出端)的電壓，并以此控制IC的D端和地之間的內(nèi)置MOSFET的開通與關(guān)斷。芯片U1工作在恒壓模式下，在輕載模式下，引腳2的內(nèi)部參考電平約為1.37V。MOSFET每個開啟周期前將會檢測引腳2的電平，當(dāng)電壓高于1.37V時，MOSFET將會持續(xù)關(guān)閉，從而維持恒壓模式。芯片U1的引腳1具有多個功能，例如過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)等。

圖4示出了根據(jù)本公開的開供電模塊2的示例實現(xiàn)，該圖在某些電路處與圖1上類似。圖4中所示的開供電模塊2的工作原理如下。開供電模塊2可以由切相電路實現(xiàn)，由于電路只切很小的相位，所以絕大部分時間內(nèi)，電源模塊都處于短路狀態(tài)。因此，相對于負(fù)載來說，阻抗非常低。系統(tǒng)處于開狀態(tài)時，控制端使光耦U3持續(xù)導(dǎo)通，輸入端L的電壓達(dá)到端子4。當(dāng)L和N兩端電壓低于穩(wěn)壓管D1和D2的開啟電壓時，半導(dǎo)體開關(guān)元件T3不導(dǎo)通，電流將通過L、U3、DB2、DC2(及平滑電容器C9、C15)、負(fù)載、N，以給負(fù)載側(cè)燈或燈具供電且同時獲得DC2上工作電源。即DB2后側(cè)的電容C15被充電儲能，作為電源給后面的模塊提供能量。當(dāng)C9和C15上的電壓升高，使得端子4處的電壓超過穩(wěn)壓管D1和D2的開啟電壓后，半導(dǎo)體開關(guān)元件T3將會導(dǎo)通，同時將T3兩端電壓拉低，所有的能量都會流向T3，不再會有能量經(jīng)過U3達(dá)到DB2、C9、C15、DC2(即開供電模塊)。若負(fù)載為阻性負(fù)載，此電路相當(dāng)于每個220V/50Hz的AC電源的半周期內(nèi)都會切一個很小的電壓，用來給開供電模塊提供電源；之后電壓不再被切走。

如圖4所示，根據(jù)其原理，開供電模塊2包括切相電源，切相電源在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的一部分而獲得能量直至達(dá)到預(yù)定能量。每周期中的一部分包括市電輸入的過零點附近。當(dāng)開關(guān)100處于開狀態(tài)時，半導(dǎo)體開關(guān)元件T3在每周期中的一部分處于關(guān)斷狀態(tài)，能量是經(jīng)過開供電模塊和負(fù)載，并在每周期中的一部分以外切相電源獲得預(yù)定能量后處于導(dǎo)通狀態(tài)以將負(fù)載Load直接連接到輸入端L而不再經(jīng)過開供電模塊。

圖5示出了根據(jù)本公開的開關(guān)100的示例實現(xiàn)。圖5中所示的開關(guān)100與圖1中所示的開關(guān)100的區(qū)別在于圖5中所示的開關(guān)100還包括延時電路4。在下文中將詳細(xì)描述圖5中所示的開關(guān)100與圖1中所示的開關(guān)100之間的區(qū)別，而對于它們相同的部分將不再贅述。

如圖5所示，在一些實施例中，延時電路4連接在關(guān)供電模塊1與受控開關(guān)元件U1之間。延時電路4的時延時間大于MCU 3在上電時的啟動時間。在這樣的實施例中，可以在上電時采用延時電路4來延遲對開供電模塊2進(jìn)行充電。以此方式，能夠防止在上電時產(chǎn)生浪涌，從而能夠避免損壞受控開關(guān)元件U1。如果沒有這個延時電路4，在MCU 3上電時，它會自動將第一三極管Q1導(dǎo)通，那么關(guān)供電模塊1的電力將直接到達(dá)受控開關(guān)元件U1并在U1上產(chǎn)生浪涌，降低U1的壽命；且U1受到浪涌后也將導(dǎo)通，導(dǎo)致輸入端L1的電壓也會到來，將開供電模塊2充電，這一方面會導(dǎo)致更大的浪涌流過U1，另一方面也會使得有電流流過負(fù)載，甚至使得U2誤觸發(fā)，導(dǎo)致負(fù)載短暫地誤工作，這對于用戶來說可能造成影響。

圖6示出了根據(jù)本公開的延時電路4的示例實現(xiàn)。如圖6所示，在一些實施例中，延時電路4包括RC電路和三極管網(wǎng)絡(luò)。RC電路具有一定時間常數(shù)，該時間常數(shù)大于MCU 3在上電時的啟動時間。三極管網(wǎng)絡(luò)連接到RC電路，用于在RC電路充電達(dá)到一定程度后將關(guān)供電模塊1與受控開關(guān)元件U1導(dǎo)通。延時電路4的輸入IN連接至關(guān)供電模塊1。延時電路4的輸出OUT連接至受控開關(guān)元件U1。例如，RC電路包括串聯(lián)連接在輸入IN與地之間的電阻器R1和R2以及與電阻器R2并聯(lián)的電容器C1。三極管網(wǎng)絡(luò)包括NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q2。三極管Q3的控制端通過電阻器R3連接至電阻器R1和R2之間的節(jié)點。三極管Q3的發(fā)射極連接到地，而三極管Q3的集電極通過電阻器R4連接至三極管Q2的控制端。三極管Q2的發(fā)射極連接到輸入IN，而三極管Q2的集電極連接到輸出OUT。

在圖6所示的延時電路4中，在開關(guān)100初始上電時，電容器C1兩端的電壓小于三極管Q3的開啟電壓，因而三極管Q3關(guān)斷。由于三極管Q3關(guān)斷，導(dǎo)致施加至三極管Q2的控制端的電壓為高電平或者浮動，使得三極管Q2也處于關(guān)斷狀態(tài)，即不會有能量從關(guān)供電模塊1流到受控開關(guān)元件U1而將其觸發(fā)。在一段時間后，電容器C1兩端的電壓達(dá)到三極管Q3的開啟電壓之后，三極管Q3導(dǎo)通，使得施加至三極管Q2的控制端的電壓為低電平，從而使得三極管Q2導(dǎo)通，但是此時，MCU 3已經(jīng)經(jīng)過了啟動時間，它正常地將第一三極管Q1斷開，因此受控開關(guān)元件U1不會被觸發(fā)。以此方式，可以在上電時采用延時電路4來延遲對開供電模塊2進(jìn)行充電，從而能夠避免浪涌的產(chǎn)生和防止誤開通負(fù)載。

圖7示出了根據(jù)本公開的開關(guān)100的另一示例實現(xiàn)。如圖7所示，開關(guān)100包括關(guān)供電模塊1、開供電模塊2、電壓調(diào)節(jié)器5、負(fù)載檢測電路6以及保護(hù)和濾波電路7。

在一些實施例中，如圖7所示，電壓調(diào)節(jié)器5連接到關(guān)供電模塊1和開供電模塊2并且被配置為調(diào)整工作電源的電壓。在這樣的實施例中，能夠采用電壓調(diào)節(jié)器5來對工作電源的電壓進(jìn)行調(diào)整。以此方式，能夠得到期望的工作電源電壓。

在一些實施例中，如圖7所示，負(fù)載檢測電路6用于檢測負(fù)載是否開路或負(fù)載是否未連接，并在負(fù)載開路或負(fù)載未連接時將該負(fù)載所在線路(包括該線路的開供電模塊2)去使能。在這樣的實施例中，能夠檢測負(fù)載是否開路或者未連接。以此方式，能夠在檢測到負(fù)載開路或未連接的情況下將無法正常工作的開供電模塊2排除，并將開關(guān)100的電力來源切換至可用的供電，例如關(guān)供電模塊1或者其他線路的開供電模塊2。

在一些實施例中，如圖7所示，保護(hù)和濾波電路7對市電進(jìn)行保護(hù)和濾波操作，并將經(jīng)處理的市電提供給關(guān)供電模塊1和開供電模塊2。以此方式，能夠提高開關(guān)100的安全性和可靠性。

圖8示出了根據(jù)本公開的負(fù)載檢測電路6的示例實現(xiàn)。如圖8所示，負(fù)載檢測電路6連接到開供電模塊2的輸入端。負(fù)載檢測電路6包括串聯(lián)連接在開供電模塊2的輸入端與地之間的二極管D5、電阻器R12和電阻器R14。負(fù)載檢測電路6還包括連接在二極管D5和電阻器R12之間的節(jié)點與地之間的平滑電容器C10。當(dāng)有負(fù)載或負(fù)載未開路時，在開關(guān)100的開狀態(tài)下，開供電模塊2以前述切相的方式獲得市電，因此由于D5的陽極處將得到切相電壓(高電壓-零電壓交替)，D5的陰極和C10將這一切相電壓過濾為穩(wěn)定的高電壓；反之如果沒有負(fù)載或者負(fù)載開路，開供電模塊2與市電間的回路中斷，D5的陽極處將始終得到低電壓。因此，當(dāng)開供電模塊2的輸入端具有高于一定閾值的電壓時，負(fù)載檢測電路6能夠確定負(fù)載未開路或負(fù)載連接。當(dāng)開供電模塊2的輸入端不具有高于一定閾值的電壓時，負(fù)載檢測電路6能夠確定負(fù)載開路或負(fù)載未連接。負(fù)載檢測電路6能夠?qū)z測到的電壓信號通過端子LD發(fā)送給MCU 3。

在某些特定情況下，負(fù)載與開關(guān)不甚兼容，特別是與開供電模塊2不甚兼容，會發(fā)生切相不平衡的情況。即在某個周期，切相市電的第一角度能夠?qū)㈤_供電模塊2充至預(yù)定能量，而在其他周期，必須切相市電的不同角度才將開供電模塊2充至預(yù)定能量。這會負(fù)載在每個周期被半導(dǎo)體開關(guān)元件在不同位置處導(dǎo)通，可能會造成負(fù)載供電在各個周期上不均，并帶來閃爍。為了解決負(fù)載在每個周期上被半導(dǎo)體開關(guān)在不同位置處導(dǎo)通這一技術(shù)問題，圖9示出了根據(jù)本公開的開關(guān)中的檢測電路、分析電路和功耗調(diào)節(jié)電路的示例實現(xiàn)。如圖9所示，開關(guān)100還包括檢測電路、分析電路和功耗調(diào)節(jié)電路。檢測電路包括二極管D16和電容器C。檢測電路連接到開供電模塊2并且被配置為檢測在市電輸入的每個周期中開供電模塊2何時獲得閾值能量。分析電路包括比較器8，比較器8的一個輸入端接收來自二極管D16的信號，并且另一個輸入端接收參考電壓。分析電路被配置為分析開供電模塊獲得閾值能量的時間在市電輸入的每個周期中是否相同。功耗調(diào)節(jié)電路包括脈寬調(diào)制控制電路9、功耗元件10和脈寬調(diào)制開關(guān)11。功耗調(diào)節(jié)電路被配置為當(dāng)開供電模塊2獲得閾值能量的時間在市電輸入的每個周期中不相同時，增加開供電模塊2的功耗，使切相電源在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到預(yù)定能量，進(jìn)而半導(dǎo)體開關(guān)始終不會導(dǎo)通，每個周期中流過負(fù)載的能量都是流過開供電模塊。

如圖9所示，在一些實施例中，脈寬調(diào)制開關(guān)11與功耗元件10串聯(lián)連接，并且功耗元件10和脈寬調(diào)制開關(guān)11與開供電模塊2并聯(lián)連接。脈寬調(diào)制控制電路9連接到脈寬調(diào)制開關(guān)11，并且被配置為利用高頻脈寬調(diào)制信號驅(qū)動脈寬調(diào)制開關(guān)11，以獲得相應(yīng)的等效功耗值，在脈寬調(diào)制信號的占空比高時，功耗元件10更頻繁地被切換至回路中，它將開供電模塊的電壓Vcc拉得更低，以使切相電源在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到預(yù)定能量。在這樣的實施例中，能夠動態(tài)地調(diào)節(jié)開供電模塊2的功耗，使得切相電源在輸入端和輸出端接收市電的每周期中的整個周期內(nèi)達(dá)不到預(yù)定能量。

雖然在本申請中權(quán)利要求書已針對特征的特定組合而制定，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開的范圍還包括本文所公開的明確或隱含或?qū)ζ淙魏胃爬ǖ娜魏涡路f特征或特征的任何新穎的組合，不論它是否涉及目前所要求保護(hù)的任何權(quán)利要求中的相同方案。