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開態(tài)取電電路
開態(tài)的定義:燈具處于”打開”的狀態(tài),即開燈;
開態(tài)取電電路:用于在開燈狀態(tài)下,通過該回路攝取一部分電流給后端系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電壓;
開關(guān)電路:用于控制燈具通斷的電子開關(guān)器件,達到控制通斷的目的;
開關(guān)器件方案:可控硅、單穩(wěn)態(tài)繼電器、磁保持繼電器、MOS管。
當燈具處于”開態(tài)”時,市電電壓基本落在燈具兩端,開態(tài)取電電路與開關(guān)電路串聯(lián)在燈具回路中,開關(guān)電路處于吸合狀態(tài),火線和燈線之間的電壓差接近于零,此時閉態(tài)取電回路失效,故通過開態(tài)取電電路在燈具串聯(lián)回路中設(shè)計了一條取電回路。
開態(tài)取電電路可以理解為在燈具處于”開態(tài)”的每一個交流電周期T中,需要攝取一部分時間t0用來給智能開關(guān)系統(tǒng)供電,剩余的T-t0時間給燈具供電,這種取電方式稱為”分時取電”。在t0時刻,Q1處于斷開狀態(tài),后端系統(tǒng)進行取電,將開態(tài)取電電路和開關(guān)電路串聯(lián)在回路中;在T-t0時刻,Q1處于導通狀態(tài),能量全部提供給燈具進行正常工作,后端系統(tǒng)通過儲能器件維持供電,此時開態(tài)取電電路被”開路”,其電路簡化模型如下圖。
開態(tài)取電電路常用電路方案參考:
1) 可控硅取電方案;
2) MOS管取電方案;
MOS管取電方案可分為半波整流取電、全波整流取電;其框架下的常用的控制電路方案有如下幾種:
a). 開態(tài)取電專用電源控制IC,例如晶豐明源的BP8009;
b). 穩(wěn)壓二極管進行穩(wěn)壓取電,通過該電壓和基準電壓構(gòu)成比較電路進行輸出電壓實時監(jiān)測反饋,對MOS管進行動態(tài)斬波取電;
c). 穩(wěn)壓二極管進行穩(wěn)壓取電,通過時基芯片(例如NE555)產(chǎn)生一個固定頻率、占空比的定時PWM,對MOS管進行固定占比斬波取電。
下面以磁保持繼電器作為開關(guān)電路、MOS管半波整流取電、通過比較器進行斬波控制的取電電路方案為案例,其應(yīng)用參考電路如下:
當無線通信SOC系統(tǒng)收到”開燈”信號,無線通信SOC系統(tǒng)輸出激勵信號給到K1_ON,將磁保持繼電器K1設(shè)為吸合狀態(tài),此時開態(tài)取電電路開始工作。
取電工作路徑:零線->燈泡->K1->D1->C1充電(D3、R1、C3組成穩(wěn)壓電路),輸出Vout1->PGND->保險絲F1->火線;
若K1在市電負半周零點電壓相位開始閉合,市電電壓從零線經(jīng)過燈泡、K1后,通過二極管D1進行半波整流給到電容C1充電,Vout1電壓開始上升,由D3、R1、C3組成穩(wěn)壓電路,將輸出電壓Vout1穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電壓范圍,經(jīng)二極管D2隔離后得到Vout2電壓給到后端系統(tǒng)供電;C1、C3為儲能器件,當取電電路被”旁路”后,通過該器件給后端系統(tǒng)續(xù)能。
燈具開態(tài)工作路徑:零線->燈泡->K1->Q2導通->保險絲F1->火線
當輸出電壓Vout1達到預(yù)設(shè)值后,比較器U1的1腳電壓高于基準電壓3腳,此時比較器U1輸出腳Pin4 從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平,將MOS管Q2導通,燈具變”亮”開始正常工作。后端系統(tǒng)在該過程中通過儲能器件C1、C3進行續(xù)能,C1、C3上的能量被消耗,故Vout1電壓下降;在比較器輸出高電平期間, Q3也會被打開,基準電壓3腳從Vref1電壓下降為Vref2電壓;當U1的1腳電壓下降到低于基準電壓Vref2,比較器U1輸出翻轉(zhuǎn)為低電平,進行下一輪的取電。
作者介紹:雕塑者(筆名),一名樂于開源文化的工程師,個人公眾號【硬件大熊】。后續(xù)原創(chuàng)技術(shù)應(yīng)用筆記還將在我愛方案網(wǎng)上線,敬請期待!
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