設(shè)計(jì)巧妙的單線制電子開關(guān)供電電路

《電子報(bào)》2005年第50期上介紹了筆者的單線電子開關(guān)供電電路后，有不少電子廠家和電子愛好者借鑒和仿制，但也有讀者反映該電路中所用小型變壓器難找、也難自制，而且體積較大、不便安裝。為此，筆者又設(shè)計(jì)制作了另一款單線電子開關(guān)的電源電路，該電源電路帶負(fù)載能力很強(qiáng)，輸出電壓穩(wěn)定且易于調(diào)節(jié)，電路簡單易制，特供同行們參照和探討。 

 
一、性能簡介

該電路的巧妙之處是：采用可控硅斬波原理，只利用了交流電過零后的起始段部分來給電路自身供電；在電壓上升到設(shè)定值之后，單向可控硅導(dǎo)通，電路便被旁路。這樣，一方面保證了輸出電壓的穩(wěn)定，解決了因?yàn)樨?fù)載電流的變化而影響電路自身供電的問題；另一方面，由于可控硅工作于開關(guān)狀態(tài)，因而具有自身壓降小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。用戶要改變輸出電源電壓的高低，只要改變穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值就可以輕易實(shí)現(xiàn)。

二、電路原理

電路見附圖，電源電路如虛線框內(nèi)所示，A、B端為單線進(jìn)出端，和負(fù)載L串聯(lián)后接在AC220V市電上；C、D端是電子開關(guān)的電源低壓供電端，G為開關(guān)控制端。雙向可控硅VT作為控制負(fù)載通斷的開關(guān)，可控硅VT導(dǎo)通相當(dāng)于開關(guān)閉合。

單線制電子開關(guān)供電的核心問題是在電器開啟前的供電和開啟后的電源維持。難點(diǎn)就在開關(guān)閉合后，開關(guān)兩端電壓幾乎為零，電子開關(guān)的自身供電何以解決?下面來分析電路工作原理。

電子開關(guān)開啟前的供電：此時(shí)，雙向可控硅VT截止，AC220V市電通過R1分壓，由全橋Q整流并通過D1后，經(jīng)電容C1濾波，給電子開關(guān)自身提供低壓直流待機(jī)電源。在此過程中，穩(wěn)壓二極管DW和單向可控硅SCR起限壓作用，只是在輸出電壓過高時(shí)才會(huì)導(dǎo)通。

電子開關(guān)開啟后的供電：電子開關(guān)開啟后，雙向可控硅VT被觸發(fā)導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合；市電通過全橋Q整流后變?yōu)槊}動(dòng)直流電。由于D1的隔離作用，單向可控硅SCR在每一次電壓過零時(shí)轉(zhuǎn)為截止。

在電壓過零后的起始段部分，在輸出電壓沒有達(dá)到穩(wěn)定值之前，單向可控硅不導(dǎo)通，電流流過D1，經(jīng)電容C1濾波后給電路供電；當(dāng)輸出電壓上升到穩(wěn)定電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管被擊穿，單向可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通而起到旁路作用，這時(shí)電路由電容C1供電，與負(fù)載無關(guān)。這樣，每半個(gè)周期重復(fù)一次，從而保證了電子開關(guān)開啟后的電源供給。

可見，不論電子開關(guān)導(dǎo)通還是截止，都能夠解決電子開關(guān)電路的自身供電問題。

三、器材選用與調(diào)試

1．可控硅、二極管、橋堆應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流大小而選定，一般選1A便可，擊穿電壓要在400V以上。

2．圖中的雙向可控硅VT作為開關(guān)用，也可根據(jù)具體情況選用繼電器、固態(tài)繼電器等電控器件來代替。 3．如果將虛線內(nèi)的電路封裝成模塊，那么就只有5個(gè)接線端。其中，A、B是進(jìn)線端，C、D是低壓直流輸出端，G為開關(guān)控制端。

用它來給相應(yīng)的電路供電，可以做成單線進(jìn)出的"熱釋電人體紅外線開關(guān)"、 "亞超聲遙控開關(guān)"、"人體感應(yīng)電子開關(guān)"、"紅外線遙控電子開關(guān)"等多種電子開關(guān)。