高性能智能开关控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及高性能智能开关控制系统及其方法，该系统包括输出电路、MCU及采样电路，采样电路包括与输入电源连接的电压检测电路及电流检测电路，电压检测电路的输出端与MCU连接，电流检测电路的输出端与MCU连接，输出电路包括继电器电路及可控硅电路，继电器电路的输入端及可控硅电路的输入端分别与MCU连接，继电器电路及可控硅电路的输出端分别连接有负载，可控硅电路与继电器电路并联。本发明专利技术利用电流检测电路及电压检测电路检测输入电源的电信号，负载开始工作时，先打开输出电路的可控硅电路，直至检测电流稳定后，打开继电器电路，电流通过继电器电路供给负载，实现启动设备时浪涌电流小，避免继电器寿命与可控硅发热问题，提高继电器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能开关，更具体地说是指高性能智能开关控制系统及该智能开关的控制方法。
技术介绍
近几年，智能家居高速发展，其中单品智能开关与智能插座销量惊人。目前市场存在的智能开关或智能插座，一般使用继电器控制强电，但是继电器是物理接触，触点耐浪涌较低。在日常生活中见设备，在开启设备时，浪涌电流非常大，普通白炽灯浪涌电流为工作电流10到15倍；容性负载60则更高，高达20到40倍。例如选择一个5A的继电器，接上1000W白炽灯，工作电流4.5A，但是开启实测高达40A，长时间如此强大开启电流，将对继电器造成不可恢复性损伤，大大减少继电器寿命。另外，智能开关强电控制还可选择使用可控硅控制，但是可控硅在大电流工作时，发热高，例如一个3A的可控硅，当流过2A的工作电流时，本身功耗就接近5W，相当于一个小灯泡在持续发热，温度高达100度，2A的电流，仅仅相当于400W功率，仅仅能点亮一两个灯泡。因此，有必要设计带有可控硅与继电器的控制系统，实现启动设备时浪涌电流小，当电流稳定时，启用继电器工作，避免了继电器寿命与可控硅发热问题，提高继电器的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供高性能智能开关控制系统及其方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：高性能智能开关控制系统，包括输出电路、MCU以及采样电路，所述采样电路包括与输入电源连接的电压检测电路以及与输入电源连接的电流检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述MCU连接，所述电流检测电路的输出端与所述MCU连接，所述输出电路包括继电器电路以及可控硅电路，所述继电器电路的输入端以及所述可控硅电路的输入端分别与所述MCU连接，所述继电器电路以及所述可控硅电路的输出端分别连接有负载，所述可控硅电路与所述继电器电路并联。其进一步技术方案为：所述电流检测电路包括一级运算放大器以及二级运算放大器，所述一级运算放大器的非反相输入端以及反相输入端分别与所述输入电源连接，所述一级运算放大器的输出端与所述二级运算放大器的非反相输入端连接，所述一级运算放大器的反相输入端和输出端分别接地，所述二级运算放大器的反相输入端和输出端接地，所述二级运算放大器的输出端还与所述MCU连接。其进一步技术方案为：所述一级运算放大器的非反向输入端通过第一电阻与所述输入电源连接，所述一级运算放大器的反向输入端通过第二电阻与所述输入电源连接。其进一步技术方案为：所述二级运算放大器的非反向输入端通过第三电阻与所述一级运算放大器的输出端连接，所述二级运算放大器的反向输入端通过第四电阻以及第一电容接地。其进一步技术方案为：所述电压检测电路包括电压运算放大器，所述电压运算放大器的非反相输入端与所述二级运算放大器的非反相输入端连接，所述电压运算放大器的反相输入端与输入电源连接，所述电压运算放大器的输出端与所述MCU连接，所述电压运算放大器的反相输入端与输出端接地。其进一步技术方案为：所述电压运算放大器的反相输入端与所述输入电源之间连接有第九电阻，所述电压运算放大器的反相输入端还连接有第十电阻以及第四电容，所述第十电阻以及所述第四电容并联接地。其进一步技术方案为：所述输入电源为交流电，所述交流电的零线分别与所述一级放大运算器的非反相输入端和所述电压放大运算器的反相输入端连接，所述交流电的火线与所述一级放大运算器的反相输入端连接。其进一步技术方案为：所述可控硅电路包括可控硅，所述可控硅的输入端与输出端之间并联有第十一电阻以及第五电容，所述MCU与所述可控硅的输入端之间连接有第十二电阻以及第十三电阻，所述第十二电阻与所述第十三电阻连接。其进一步技术方案为：所述继电器电路包括继电器，所述继电器的两个常闭触点分别与所述MCU以及地面连接，所述MCU与所述继电器的常闭触点之间连接有第十四电阻、三极管以及高速开关二极管，所述三极管的基极与所述第十四电阻连接，所述三极管的发射极接地，所述高速开关二极管的正极与所述三极管的集电极连接，且所述高速开关二极管的负极与所述继电器的另一常闭触点连接，所述继电器的公共端与所述交流电的火线连接，所述继电器的外部开关公共端与所述负载连接。本专利技术还提供了高性能智能开关的控制方法，包括以下具体步骤：步骤一、信号采样步骤，利用电压检测电路以及电流检测电路，采样输入电源的交流电信号，并将信号发送至MCU，获取电压过零点、电流值以及相位信息，作为MCU控制决策的依据；步骤二、可控硅电路导通步骤，打开负载开关，在输入电源的交流电压靠近电压过零点前，导通输出电路中的可控硅电路，同时检测电流值，下一个交流电周期，可控硅电路的导通时间加上，如此重复，慢慢加大可控硅电路打开时间；步骤三、继电器电路导通步骤，当电流检测电路检测到电流稳定后，导通继电器电路，继电器电路驱动负载工作。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：本专利技术的高性能智能开关控制系统，通过设置输出电路、MCU以及采样电路，利用电流检测电路以及电压检测电路实时检测输入电源的电信号，当负载开始工作时，先打开输出电路的可控硅电路，直至检测电流稳定后，打开继电器电路，电流通过继电器供给负载，实现启动设备时浪涌电流小，当电流稳定时，启用继电器电路工作，避免了继电器寿命与可控硅发热问题，提高继电器的使用寿命。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为本专利技术具体实施例提供的高性能智能开关控制系统的原理框图；图2为本专利技术具体实施例提供的高性能智能开关控制系统的电流曲线示意图；图3为本专利技术具体实施例提供的电流检测电路的电路示意图；图4为本专利技术具体实施例提供的电压检测电路的电路示意图；图5为本专利技术具体实施例提供的输出电路的电路示意图。附图标记10 MCU 20 电流检测电路30 电压检测电路 40 继电器电路50 可控硅电路 C39 第一电容C40 第二电容 C56 第三电容C57 第四电容 C80 第五电容D9 高速开关二极管 Q6 三极管R119 第十三电阻 R13 第一电阻R14 第二电阻 R18 第六电阻R19 第七电阻 R19 第三电阻R20 第四电阻 R22 第五电阻R23 第九电阻 R24 第十电阻R26 第八电阻 R62 第十四电阻R89 第十一电阻 R9 第十二电阻60 负载具体实施方式为了更充分理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。如图1～5所示的具体实施例，本实施例提供的高性能智能开关控制系统，可以运用在智能开关或智能插座中，实现启动设备时浪涌电流小，当电流稳定时，启用继电器工作，避免了继电器寿命与可控硅发热问题，提高继电器的使用寿命。高性能智能开关控制系统，包括输出电路、MCU10以及采样电路，所述采样电路包括与输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
高性能智能开关控制系统，其特征在于，包括输出电路、MCU以及采样电路，所述采样电路包括与输入电源连接的电压检测电路以及与输入电源连接的电流检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述MCU连接，所述电流检测电路的输出端与所述MCU连接，所述输出电路包括继电器电路以及可控硅电路，所述继电器电路的输入端以及所述可控硅电路的输入端分别与所述MCU连接，所述继电器电路以及所述可控硅电路的输出端分别连接有负载，所述可控硅电路与所述继电器电路并联。

【技术特征摘要】
1.高性能智能开关控制系统，其特征在于，包括输出电路、MCU以及采样电路，所述采样电路包括与输入电源连接的电压检测电路以及与输入电源连接的电流检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述MCU连接，所述电流检测电路的输出端与所述MCU连接，所述输出电路包括继电器电路以及可控硅电路，所述继电器电路的输入端以及所述可控硅电路的输入端分别与所述MCU连接，所述继电器电路以及所述可控硅电路的输出端分别连接有负载，所述可控硅电路与所述继电器电路并联。2.根据权利要求1所述的高性能智能开关控制系统，其特征在于，所述电流检测电路包括一级运算放大器以及二级运算放大器，所述一级运算放大器的非反相输入端以及反相输入端分别与所述输入电源连接，所述一级运算放大器的输出端与所述二级运算放大器的非反相输入端连接，所述一级运算放大器的反相输入端和输出端分别接地，所述二级运算放大器的反相输入端和输出端接地，所述二级运算放大器的输出端还与所述MCU连接。3.根据权利要求2所述的高性能智能开关控制系统，其特征在于，所述一级运算放大器的非反向输入端通过第一电阻与所述输入电源连接，所述一级运算放大器的反向输入端通过第二电阻与所述输入电源连接。4.根据权利要求2所述的高性能智能开关控制系统，其特征在于，所述二级运算放大器的非反向输入端通过第三电阻与所述一级运算放大器的输出端连接，所述二级运算放大器的反向输入端通过第四电阻以及第一电容接地。5.根据权利要求2至4任一项所述的高性能智能开关控制系统，其特征在于，所述电压检测电路包括电压运算放大器，所述电压运算放大器的非反相输入端与所述二级运算放大器的非反相输入端连接，所述电压运算放大器的反相输入端与输入电源连接，所述电压运算放大器的输出端与所述MCU连接，所述电压运算放大器的反相输入端与输出端接地。6.根据权利要求5所述的高性能智能开关控制系统，其特征在于，所述电压运算放大器的反相输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学佳，
申请(专利权)人：深圳市新国都技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44