一种单火线开关取电电路和单火线开关的制作方法

1.本实用新型实施例涉及智能开关技术领域，尤其涉及一种单火线开关取电电路和单火线开关。

背景技术：

2.随着物联网的发展和人们对享受生活的提升，智能家居产品在家庭、办公室等场所广泛应用，灯具作为智能家居产品之一，控制等级开启、关闭的智能开关至关重要。
3.单火线接入的开关具有安全性能高和成本低的优点，智能开关由于集成有实现开关功能的继电器和实现控制的无线模块以及其他电子模块，智能开关中通常设置有开灯取电模块来在开灯状态时从火线上取电供给智能开关中的各个电子模块，以及设置关灯取电模块来在关灯状态时从火线上取电供给智能开关的各个电子模块。
4.然而，现有智能开关在开灯状态下取电电压不稳定，一方面，导致开灯状态下对灯具的供电电压不稳定，造成灯具开灯状态下出现频闪，灯具亮度不稳定的问题，另一方面，对智能开关的电子模块供电不稳定，导致电子模块有重启的风险。

技术实现要素：

5.本实用新型实施例的目的在于：提供一种单火线开关取电电路和单火线开关，以解决开灯状态下开关取电电压不稳定导致灯具频闪以及开关的电子模块供电不稳定的问题。
6.为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：
7.第一方面，提供一种单火线开关取电电路，包括开灯取电模块、关灯取电模块、dc-dc模块以及继电器，所述开灯取电模块的输入端和所述关灯取电模块的输入端均与火线连接，所述开灯取电模块的第一输出端和所述关灯取电模块的第三输出端均与所述dc-dc模块的输入端连接，灯具与所述关灯取电模块的第四输出端连接，以及通过所述继电器与所述开灯取电模块的第二输出端连接，所述dc-dc模块的输出端与智能开关中的mcu、wifi模块、按键模块连接，所述继电器的控制端与所述mcu连接；
8.所述开灯取电模块包括第一控制芯片、第一mos管、第二mos管、电压采样单元以及若干电容、电阻，所述火线依次通过所述第一mos管、所述第二 mos管连接到第二输出端，所述第二输出端通过二极管连接到所述第一输出端，所述第一mos管的栅极和所述第二mos管的栅极分别与所述第一控制芯片的第一控制引脚和第二控制引脚连接，所述电压采样单元的输入端与所述第二输出端连接，所述电压采样单元的输出端与所述第一控制芯片的第一反馈引脚连接，所述第一控制芯片的第二反馈引脚通过电阻与所述火线连接以及通过电阻接地，所述第一控制芯片的电压输入引脚与所述第一输出端和所述第三输出端连接。
9.第二方面，提供一种单火线开关，包括第一方面所述的单火线开关取电电路。
10.本实用新型实施例具有以下有益效果：
11.由于开灯取电模块包括第一控制芯片、第一mos管、第二mos管、电压采样单元，火
线依次通过第一mos管、第二mos管连接到第二输出端，灯具通过继电器与开灯取电模块的第二输出端连接，第二输出端通过二极管连接到第一输出端，第一mos管的栅极和第二mos管的栅极分别与第一控制芯片的第一控制引脚和第二控制引脚连接，电压采样单元的输入端与第二输出端连接，电压采样单元的输出端与第一控制芯片的第一反馈引脚连接，第一控制芯片的第二反馈引脚通过电阻与火线连接以及通过电阻接地，开灯取电模块的第一输出端和与dc-dc模块的输入端，dc-dc模块的输出端与智能开关中的mcu、 wifi模块、按键模块连接，实现了双mos管从火线取电输出到灯具以及输出到dc-dc模块，并且通过电压采样单元反馈输出电压，使得mcu可以根据反馈的输出电压来调整双mos管的占空比，能够输出稳定的电压，一方面，灯具的供电电压稳定，解决了灯具开灯状态下频闪的问题，使得灯具具有良好的点亮效果，另一方面，输出稳定电压到dc-dc模块的输入端，保证dc-dc模块输出稳定电压，避免对其他电子模块供电不稳定导致重启的问题，提高了开关的可靠性。
附图说明
12.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
13.图1为本实用新型实施例的一种单火线开关取电电路的拓扑结构示意图。
14.图2为本实用新型实施例中开灯取电模块的电路原理图。
15.图3为本实用新型实施例复位单元的电路原理图；
16.图4为本实用新型实施例中关灯取电模块的电路原理图；
17.图5为本实用新型实施例中dc-dc模块的电路原理图；
18.图中：
19.1、开灯取电模块；11、电压采样单元；2、关灯取电模块；3、dc-dc模块；4、继电器；5、mcu；6、wifi模块；7、按键模块；8、灯具。
具体实施方式
20.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.图1为本实用新型实施例的跳绳的拓扑结构示意图，图2为本实用新型实施例的开灯取电模块的电路原理图。参照图1和图2所示，本实用新型实施例的单火线开关取电电路包括开灯取电模块1、关灯取电模块2、dc-dc模块3 以及继电器4。
23.其中，单火线开关取电电路应用于单火线开关中，以在开关处于打开或者关闭时从火线取电供给开关中的电子器件，例如取电供给开关中的mcu 5、wifi 模块6、按键模块7，当然还包括其他诸如蓝牙模块、指示灯等。开灯取电模块 1为开关打开灯具8点亮时从火
线上取电的电路，关灯取电模块2为开关关闭灯具8熄灭时从火线l上取电的电路，dc-dc模块3可以是取电后进行转换得到指定电压值的直流电的电路，继电器4用于控制灯具8点亮或者熄灭。
24.参照图1所示，开灯取电模块1的输入端和关灯取电模块2的输入端均与火线l连接，开灯取电模块1的第一输出端on_12和关灯取电模块2的第三输出端off_6均与dc-dc模块3的输入端连接，灯具8与关灯取电模块2的第四输出端l1连接，以及通过继电器4与开灯取电模块1的第二输出端l1_out 连接，dc-dc模块3的输出端与智能开关中的mcu 5、wifi模块6、按键模块 7连接，以对mcu 5、wifi模块6、按键模块7供电，继电器4的控制端与mcu 5连接。
25.在图1中，当mcu 5控制继电器4吸合导通时，火线l经开灯取电模块1 取电后从第二输出端l1_out经由继电器4输出到灯具8，流过灯具8进入零线 n，灯具8点亮，在此情况下，关灯取电模块2不工作，开灯取电模块1的第一输出端on_12输出电流到dc-dc模块3，经dc-dc模块3调压后对mcu 5、 wifi模块6、按键模块7供电。
26.当继电器4未导通时，开灯取电模块1在火线l和零线n之间无法形成回路，开灯取电模块1无法取电，灯具8熄灭，在此情况下，关灯取电模块2的一个输入端连接火线l，另一个输入端通过l1和灯具8连接，两个输入端之间形成压差，由关灯取电模块2取电从第三输出端off_6输出电流到dc-dc模块3，经dc-dc模块3调压后对mcu 5、wifi模块6、按键模块7供电。
27.如图2所示，在本实施例中，开灯取电模块1包括第一控制芯片u1、第一 mos管q1、第二mos管q2、电压采样单元11以及若干电容、电阻，火线l 经保险丝f后依次通过第一mos管q1、第二mos管q2连接到第二输出端 l1_out，第二输出端l1_out通过二极管d18连接到第一输出端on_12，第一mos管q1的栅极和第二mos管q2的栅极分别与第一控制芯片u1的第一控制引脚gate2和第二控制引脚gate1连接，电压采样单元11的输入端与第二输出端l1_out连接，电压采样单元11的输出端与第一控制芯片u1的第一反馈引脚fb1连接，第一控制芯片u1的第二反馈引脚fb2通过电阻r23与火线l连接以及通过电阻r24接地，第一控制芯片u1的电压输入引脚vin与第一输出端on_12和第三输出端off_6连接，在一个示例中，第一控制芯片u1 可以是bp8006、bp8009等型号的电源芯片。
28.在继电器4吸合导通时，通过电压采样单元11对第二输出端l1_out的电压采样，mcu 5根据采样所得的电压控制第一mos管q1、第二mos管q2 的占空比，以在第二输出端l1_out输出稳定电压到灯具8，同时通过二极管 d18输出稳定电压到第一输出端on_12完成开灯状态下的取电，通过电压采样单元采样电压来调整双mos管的占空比，能够输出稳定的电压，一方面，灯具的供电电压稳定，解决了灯具开灯状态下频闪的问题，使得灯具具有良好的点亮效果，另一方面，输出稳定电压到dc-dc模块的输入端，保证dc-dc模块输出稳定电压，避免对其他电子模块供电不稳定导致重启的问题，提高了开关的可靠性。
29.如图2所示，在一个示例中，电压采样单元11包括电阻r13、电阻r14以及电容c19，电阻r13的一端作为电压采样单元11的输入端与第二输出端 l1_out连接，另一端通过电阻r14接地，电容c19与电阻r14并联，电阻r13 和电阻r14的公共节点作为电压采样单元11的输出端与第一反馈引脚fb1连接，该电压采样单元11通过两个电阻分压采样电压并且设置有滤波电容c19，电路结构简单，能够采集到准确的电压进行反馈到第一控制芯片u1。
30.如图2所示，在一个示例中，第一输出端on_12还通过电容c16接地，以及与二极管d17的阴极连接，二极管d17的阳极与火线l连接，第二输出端 l1_out还通过双向tvs管d15与火线l连接，通过电容c16可以在开灯取电时储能，以在转换到关灯取电瞬间由电容c16供电，避免开灯到关灯瞬间断电；通过二极管d17、二极管d18、以及双向tvs管d15可以抑制继电器4吸合导通时的瞬时电流，分担流过第一mos管q1、第二mos管q2的电流，避免第一mos管q1、第二mos管q2被击穿损坏。
31.如图2所示，在一个示例中，第一控制芯片u1的电压输入引脚vin与二极管d2的阴极连接，二极管d2的阳极与第一输出端on_12连接，二极管d2 的阴极分别通过电容c18和电容c21接地，第一控制芯片u1的电压输入引脚 vin与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极与第三输出端off_6连接，在继电器4吸合导通时，第一输出端on_12输出电压到第一控制芯片u1的电压输入引脚vin，实现开灯状态下第一控制芯片u1的供电，在继电器4未导通灯具8处于熄灭状态时，由关灯取电模块2取电从关灯取电模块2的第三输出端 off_6输出电压给第一控制芯片u1供电，以保证第一控制芯片u1处于待机状态。
32.如图2所示，第一控制芯片u1的复位引脚rst通过电阻r8与低压输出端 v_3.3连接，以及与复位单元的信号输出端8006_rst连接，如图3所示，复位单元包括复位芯片u2，复位芯片u2的输入端3vin与低压输出端v_3.3连接，以及依次通过电阻r12、电容c12接地，复位芯片u2的复位信号输出引脚out 通过电阻r20与信号输出端8006_rst连接，电阻r20与复位信号输出引脚out 连接的一端连接至电阻r12与电容c12所形成的公共节点。如图3所示，在继电器4吸合导通瞬间在低压输出端v_3.3输出3.3v电压时，先对复位单元中的电容c12充电来实现延时，待延时结束后输出复位信号对功耗较大的wifi模块 6上电，避免开始取电后未取好电即对功耗较大的wifi模块6上电导致开灯取电模块1重启的问题，实现了开灯取电模块1开始取电后延时到取电稳定后再对wifi模块6上电。
33.如图4所示，在一个可选实施例中，关灯取电模块2包括第二控制芯片u3、整流芯片u4、变压器t、光耦u5以及若干电阻、电容和二极管，其中，第二控制芯片u3的型号可以是bp2535c。
34.整流芯片u4的两个输入端分别与火线l、与灯具8连接的第四输出端l1 连接，整流芯片u4的正输出端通过电阻r6、电感l22与变压器t的一次线圈的一端p3连接，以及通过电容c1连接到高频接地端hgnd，一次线圈的另一端p4与第二控制芯片u3的内部漏极引脚d连接，变压器t的二次线圈包括第一二次线圈和第二二次线圈，第一二次线圈的一端p6接地，另一端p5通过二极管d7与第三输出端off_6连接，第三输出端off_6通过电容c7接地，以及依次通过电阻r10、二极管d9、电阻r11接地，电容c7并联有电容c8，电容c7和电容c8接地的一端通过电容cy1与高频接地端hgnd连接，第二二次线圈的一端p2与高频接地端hgnd连接，另一端p1依次通过二极管d8、电阻r4与第二控制芯片u3的电源输入引脚vcc连接，以及通过电容c6与高频接地端hgnd连接，电阻r10的两端分别与光耦u5的前级的两个端口连接，光耦u5的后级的一个端口与第二控制芯片u3的电源输入引脚vcc连接，光耦u5的后级的另一个端口与第二控制芯片u3的电压反馈引脚fb连接，以及分别通过电阻r9、电容c5与高频接地端hgnd连接。
35.如图5所示，在一个可选实施例中，dc-dc模块3包括dc-dc芯片u6以及若干电阻、电容、二极管，其中，dc-dc芯片u6的型号可以是ry8310或 tp6841s6，当然还可以是其他型号
的dc-dc芯片。
36.dc-dc芯片u6的电压输入端in分别通过二极管d10、二极管d4与第一输出端on_12和第三输出端off_6连接，电压输入端in还分别通过电容c9 和电容c15接地，dc-dc芯片u6的引脚bs依次通过电容c13和电感l21与取电输出端vout连接，电容c13和电感l21的公共节点p7与dc-dc芯片 u6的引脚lx连接，电感l21与取电输出端vout的公共节点p8依次通过电阻r1、电阻r2接地，以及分别通过电容c3、电容c10、电容c20、电阻r3 接地，公共节点p8还通过电容c4与电阻r1和电阻r2所形成的公共节点p9 连接，公共节点p9与dc-dc芯片u6的反馈引脚fb连接，本实施例采用dc-dc 芯片进行降压，相对于ldo(低压降线性稳压器)，一方面，适用于输入端和输出端压差较大的场景，并且dc-dc芯片的转换效率高，降低关灯取电时的整个电路的功耗，避免功耗过高导致灯具8在关灯状态下出现鬼火现象，另一方面，输入电压范围较宽，能够输入开灯取电模块1输出的较高的电压(如12v)，也可以输入关灯取电模块2输出的较低的电压(如6v)，又一方面，在取电输出端vout通过多种不同容值的电容接地，可以滤除纹波，能够向mcu 5、 wifi模块6、按键模块7输出稳定的电压。
37.在另一个可选实施例中，wifi模块6可以是采用低功耗wifi芯片的模块，例如wifi芯片的型号可以是“旺凌i5005_op10”，该型号的芯片功耗低，从而可以降低整个取电电路的整体功耗，避免功耗过高导致灯具8在关灯状态下出现鬼火现象。
38.当然，wifi芯片的型号还可以是rki6000、esp8266等，本实施例对wifi 芯片的型号不作限制。
39.本实施例还提供一种单火线开关，该单火线开关包括上述任一实施例的单火线开关取电电路。
40.于本文的描述中，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
42.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
43.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种单火线开关取电电路，包括开灯取电模块(1)、关灯取电模块(2)、dc-dc模块(3)以及继电器(4)，其特征在于，所述开灯取电模块(1)的输入端和所述关灯取电模块(2)的输入端均与火线(l)连接，所述开灯取电模块(1)的第一输出端(on_12)和所述关灯取电模块(2)的第三输出端(off_6)均与所述dc-dc模块(3)的输入端连接，灯具(8)与所述关灯取电模块(2)的第四输出端(l1)连接，以及通过所述继电器(4)与所述开灯取电模块(1)的第二输出端(l1_out)连接，所述dc-dc模块(3)的输出端与智能开关中的mcu(5)、wifi模块(6)、按键模块(7)连接，所述继电器(4)的控制端与所述mcu(5)连接；所述开灯取电模块(1)包括第一控制芯片(u1)、第一mos管(q1)、第二mos管(q2)、电压采样单元(11)以及若干电容、电阻，所述火线(l)依次通过所述第一mos管(q1)、所述第二mos管(q2)连接到第二输出端(l1_out)，所述第二输出端(l1_out)通过二极管(d18)连接到所述第一输出端(on_12)，所述第一mos管(q1)的栅极和所述第二mos管(q2)的栅极分别与所述第一控制芯片(u1)的第一控制引脚(gate2)和第二控制引脚(gate1)连接，所述电压采样单元(11)的输入端与所述第二输出端(l1_out)连接，所述电压采样单元(11)的输出端与所述第一控制芯片(u1)的第一反馈引脚(fb1)连接，所述第一控制芯片(u1)的第二反馈引脚(fb2)通过电阻(r23)与所述火线(l)连接以及通过电阻(r24)接地，所述第一控制芯片(u1)的电压输入引脚(vin)与所述第一输出端(on_12)和所述第三输出端(off_6)连接。2.如权利要求1所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述电压采样单元(11)包括电阻(r13)、电阻(r14)以及电容(c19)，所述电阻(r13) 的一端作为所述电压采样单元(11)的输入端与所述第二输出端(l1_out)连接，另一端通过电阻(r14)接地，所述电容(c19)与电阻(r14)并联，所述电阻(r13)和电阻(r14)的公共节点作为电压采样单元(11)的输出端与所述第一反馈引脚(fb1)连接。3.如权利要求1所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述第一输出端(on_12)还通过电容(c16)接地，以及与二极管(d17)的阴极连接，所述二极管(d17)的阳极与所述火线(l)连接，所述第二输出端(l1_out)还通过双向tvs管(d15)与所述火线(l)连接。4.如权利要求1所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述第一控制芯片(u1)的电压输入引脚(vin)与二极管(d2)的阴极连接，所述二极管(d2)的阳极与第一输出端(on_12)连接，所述二极管(d2)的阴极分别通过电容(c18)和电容(c21)接地，所述第一控制芯片(u1)的电压输入引脚(vin)与二极管(d1)的阴极连接，所述二极管(d1)的阳极与所述第三输出端(off_6)连接。5.如权利要求4所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述第一控制芯片(u1)的复位引脚(rst)通过电阻r8与低压输出端(v_3.3)连接，以及与复位单元的信号输出端(8006_rst)连接。6.如权利要求5所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述复位单元包括复位芯片(u2)，所述复位芯片(u2)的输入端(3vin)与所述低压输出端(v_3.3)连接，以及依次通过电阻(r12)、电容(c12)接地，所述复位芯片(u2)的复位信号输出引脚(out)通过电阻(r20)与所述信号输出端(8006_rst)连接，所述电阻(r20)与所述复位信号输出引脚(out)连接的一端连接至所述电阻(r12)与电容(c12)所形成的公共节点。7.如权利要求1所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述关灯取电模块(2)包括第二控制芯片(u3)、整流芯片(u4)、变压器(t)、光耦(u5)以及若干电阻、电容和二极管；
所述整流芯片(u4)的两个输入端分别与火线(l)、与灯具(8)连接的第四输出端(l1)连接，所述整流芯片(u4)的正输出端通过电阻(r6)、电感(l22)与所述变压器(t)的一次线圈的一端(p3)连接，以及通过电容(c1)连接到高频接地端(hgnd)，一次线圈的另一端(p4)与第二控制芯片(u3)的内部漏极引脚(d)连接；所述变压器(t)的二次线圈包括第一二次线圈和第二二次线圈，所述第一二次线圈的一端(p6)接地，另一端(p5)通过二极管(d7)与所述第三输出端(off_6)连接，所述第三输出端(off_6)通过电容(c7)接地，以及依次通过电阻(r10)、二极管(d9)、电阻(r11)接地，所述电容(c7)并联有电容(c8)，所述电容(c7)和所述电容(c8)接地的一端通过电容(cy1)与高频接地端(hgnd)连接；所述第二二次线圈的一端(p2)与高频接地端(hgnd)连接，另一端(p1)依次通过二极管(d8)、电阻(r4)与所述第二控制芯片(u3)的电源输入引脚(vcc)连接，以及通过电容(c6)与高频接地端(hgnd)连接；所述电阻(r10)的两端分别与所述光耦(u5)的前级的两个端口连接，所述光耦(u5)的后级的一个端口与所述第二控制芯片(u3)的电源输入引脚(vcc)连接，所述光耦(u5)的后级的另一个端口与所述第二控制芯片(u3)的电压反馈引脚(fb)连接，以及分别通过电阻(r9)、电容(c5)与高频接地端(hgnd)连接。8.如权利要求1-7任一项所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述dc-dc模块(3)包括dc-dc芯片(u6)以及若干电阻、电容、二极管；所述dc-dc芯片(u6)的电压输入端(in)分别通过二极管(d10)、二极管(d4)与所述第一输出端(on_12)和所述第三输出端(off_6)连接，所述电压输入端(in)还分别通过电容(c9)和电容(c15)接地，所述dc-dc芯片(u6)的引脚(bs)依次通过电容(c13)和电感(l21)与取电输出端(vout)连接，所述电容(c13)和电感(l21)的公共节点(p7)与所述dc-dc芯片(u6)的引脚(lx)连接，所述电感(l21)与所述取电输出端(vout)的公共节点(p8)依次通过电阻(r1)、电阻(r2)接地，以及分别通过电容(c3)、电容(c10)、电容(c20)、电阻(r3)接地，所述公共节点(p8)还通过电容(c4)与所述电阻(r1)和电阻(r2)所形成的公共节点(p9)连接，所述公共节点(p9)与所述dc-dc芯片(u6)的反馈引脚(fb)连接。9.如权利要求8所述的单火线开关取电电路，其特征在于，所述dc-dc芯片(u6)的型号为tp6841s6或者ry8310。10.一种单火线开关，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的单火线开关取电电路。

技术总结

本实用新型公开了一种单火线开关取电电路和单火线开关，包括开灯取电模块、关灯取电模块、DC-DC模块以及继电器，开灯取电模块包括第一控制芯片、第一MOS管、第二MOS管、电压采样单元，火线通过第一MOS管、第二MOS管连接到第二输出端，第二输出端通过二极管连接到第一输出端，电压采样单元的输入端与第二输出端连接，电压采样单元的输出端与第一控制芯片的第一反馈引脚连接，实现了双MOS管从火线取电输出到灯具以及输出到DC-DC模块，既解决了灯具开灯状态下频闪的问题，使得灯具具有良好的点亮效果，又输出稳定电压到DC-DC模块的输入端，保证DC-DC模块输出稳定电压，提高了开关的可靠性。靠性。靠性。