一种继电器过零触发开关电路制造技术

本发明专利技术公开了一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征是，还包括降压电路、稳压电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中,降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SW1和LED1，单片机U2同时还连接继电器延时校准检测电路和过零检测电路。主要是通过继电器延时校准检测电路和过零检测电路，将继电器延时校准参数存储于U3中，单片机U2接收过零检测电路检测过零信号，从而控制继电器在交流电正弦波电流脉冲的零点触发打开或关闭电路，从而减少继电器开关内部触点的损耗，实现电路开关使用寿命更长。

Relay zero crossing triggering switch circuit

The invention discloses a relay zero trigger switch circuit, including circuit ACIN_L and ACIN_N input voltage AC220V, REL1 ACOUT_L and ACOUT_N relay control output voltage of AC driving lights or other AC load, which is characterized in that also includes step-down circuit, voltage regulator circuit, relay delay calibration circuit and zero detection circuit, wherein the step-down circuit is connected to AC, buck circuit is connected with the voltage regulator circuit, voltage regulator circuit is connected with a single chip U2, single-chip U2 connection control switch SW1 and LED1 MCU U2 also connected relay delay calibration circuit and zero detection circuit. Mainly through the relay delay calibration circuit and zero detection circuit, the relay delay calibration parameters stored in the U3, the MCU U2 receives the zero crossing detection circuit detects the zero crossing signal to control the relay trigger to open or close circuit in AC sine wave current pulse is zero, so as to reduce the loss of internal contacts of relay switch, circuit switch longer service life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路技术，具体地说是一种有效提升继电器开关容性和感性负载寿命的过零触发电路，继电器在过零点打开，减少了对负载用电器的冲击，同时减少大电流脉冲及电磁干扰对电网的污染。
技术介绍
图1是现在市面上大部分继电器开关所采用的电路，ACIN_L及ACIN_N输入AC220V电压，ACOUT_L及ACOUT_N输出交流电压，C4为电容降压电容，R11为C4残留电压泄放电阻，R13为限流电阻，D1桥式整流，Z1稳压二极管EC2滤波电容，U1稳压IC将12V电压稳压到3V提供给单片机工作电压，Q2为继电器驱动晶体管，单片机的3脚输出高电平时继电器打开。首先，现有的继电器开关待机有一定的功耗，影响开关使用寿命和能源浪费。待机功耗取决于串联在电容后面的Z1、U1并联负载。由于U1及单片机U2消耗的电流小于3mＡ则剩下的电流将在Z1上消耗掉，所以消耗在Z1上待机功耗Wz=UI=12x0.032=0.38W。另外，如图2、图3所示的现有继电器开关采用的带容性和带感性开关负载电路，由于继电器开关的使用是随机的，其打开或关闭可能会在交流电正弦波脉冲的波峰值或波谷值的附近，瞬间产生的较大的电流和高电压，从而影响继电器开关的使用寿命，继电器触点在触发2000次左右损坏粘连。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种继电器过零触发开关电路，主要是通过延时检测电路和过零检测电路，将继电器延时校准存储于U3中，单片机U2接收过零检测电路检测过零信号，从而控制继电器在交流电正弦波电流脉冲的过零点触发打开或关闭电路，从而减少继电器开关的损耗，实现电路开关使用寿命更长，开关触发次数可达10万次以上。本专利技术所采用的技术方案是：一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征是，还包括降压电路、稳压电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中,降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SW1和LED1，单片机U2同时还连接延时校准检测电路和过零检测电路，从而控制继电器开关REL1过零触发及电路输出。所述降压电路包括串联电阻（R3、R5、R10、R11）、并联电阻（R4、R13）、串联电阻（R3、R5、R10、R11）连接电容C4，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路，电阻R4和R13一端连接桥式整流器D1的2脚，同时桥式整流器D1的1脚连接电容C2和共模环形电感TRAN1，电容C2和共模环形电感TRAN1组成共模抑制电路，共模环形电感TRAN1的4脚连接继电器开关REL1的1脚，减小继电器开关负载时脉冲噪声对单片机控制电路的影响。所述稳压电路由稳压管（Z1、Z2、Z3）、滤波电容（EC2、EC3）、电阻（R1、R2、R6、R8、R12、R14、R15、R17、R19）、NPN三极管（Q2、Q3、Q6）、PNP三极管（Q1、Q4、Q5）和稳压芯片U1连接组成，所述降压电路连接继电器开关REL1，继电器开关REL1连接稳压电路，稳压电路与单片机U2相连接。Z1、EC2为继电器打开时提供稳定15V电压，Z3和Q5为继电器打开后提供10V维持电压；Z2、EC3为模块电路及LED指示灯等提供稳压3.9V电压；EC3为低压3.9V滤波电容，EC2为继电器线圈电压滤波电容减小继电器打开时电压的纹波。所述继电器延时校准检测电路由整流二极管D2、电阻R7、R22、R23、电容C6、NPN三极管Q8连接组成，所述继电器延时校准检测电路还通过单片机U2连接一存储芯片U3，用于存储继电器开关延时时序参数，存储芯片U3同时还连接单片机U2。所述过零检测电路由整流二极管D3、电阻（R18、R20、R21）、电容C5、NPN三极管Q7连接组成，过零检测电路检测输入AC交流正弦波上半周信号转变成低压电压脉冲信号，过零检测电路同时连接单片机U2，反馈过零信号，实现控制继电器开关REL1过零触发。利用本专利技术设计的继电器过零触发开关电路，有效地减少继电器开关的发热和损耗，延长继电器的使用寿命，传统电路继电器开关在2000次左右即触点基本损坏，而本专利技术的过零触发控制电路，实现继电器开关使用可达到10万次以上；由于继电器在过零点打开，减少了对负载用电器的冲击，同时减少大电流脉冲及电磁干扰对电网的污染；利用高于继电器工作电压加速打开继电器减少继电器触点在打开时产生振荡延长了继电器触点寿命；较工作电压低的继电器维持电压有效地降低了继电器在打开时本体线圈的功耗及发热；串联式稳压待机功耗小器件发热温升小，220VAC/50Hz时待机功耗计算：容抗Z=1/(2∏fc)=1/(2x3.14x50x0.47x10-6)=6.78Kohm提供电流I= U/R=220/6.78=32mA;因为待机时Q1在导通状态Z1两端电压为零不消耗功率，所以消耗在Z2上的总待机功耗约Wz=UI=3.9x0.032=0.125W；实测在0.12~0.14W范围内；由于Z2两端的电压低所以转换成的热量也低温升也就很小，实测温升在5度左右(长时间工作2小时后比环境温度高5度)；整机待机功耗仪器实测在0.3~0.5W。不易烧残留电压泄放电阻，C4残留电压泄放电阻由三个电阻R5、R10、R11串联，正常工作时三个电阻端电压220x1.41-4.3x1.41≈304V，这个电压落在R5两端为39V、R10两端为86V、R11两端为178V，由三个电阻分配了压降所以不易因端电压高而产生打火烧坏。附图说明图1为现有传统继电器开关电路图。图2为现有传统继电器开关电路带容性负载等效电路。图3为现有传统继电器开关电路带感性负载等效电路。图4为本继电器过零触发开关电路。图5为继电器延时校准及继电器正常工作时打开和关闭时序信号输出图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。请参照附图4、图5，一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征是，还包括降压电路、稳压电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中,降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SW1和LED1，单片机U2同时还连接继电器延时校准检测电路和过零检测电路，从而控制继电器开关REL1过零触发及电路输出。降压电路包括串联电阻（R3、R5、R10、R11）、并联电阻（R4、R13）、串联电阻（R3、R5、R10、R11）连接电容C4，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路，电阻R4和R13一端连接桥式整流器D1的2脚，同时桥式整流器D1的1脚连接电容C2和共模环形电感TRAN1，电容C2和共模环形电感TRAN1组成共模抑制电路，共模环形电感TRAN1的4脚连接继电器开关REL1的1脚，减小继电器开关负载时脉冲噪声对单片机U2控制电路的影响。稳压电路由稳压管（Z1、Z2、Z3）、滤波电容（EC2、EC3）、电阻（R1、R2、R6、R8、R12、R14、R15、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征在于，还包括降压电路、稳压电路、继电器加速驱动电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中,降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SW1和LED1，单片机U2同时还连接继电器延时校准检测电路和过零检测电路，控制继电器开关REL1过零触发及电路输出。

【技术特征摘要】
1.一种继电器过零触发开关电路，包括电路ACIN_L及ACIN_N端输入AC220V电压，继电器REL1控制ACOUT_L及ACOUT_N输出AC电压驱动灯或其它AC负载，其特征在于，还包括降压电路、稳压电路、继电器加速驱动电路、继电器延时校准检测电路和过零检测电路，其中,降压电路外接AC，降压电路连接稳压电路，稳压电路连接一单片机U2，单片机U2连接控制开关SW1和LED1，单片机U2同时还连接继电器延时校准检测电路和过零检测电路，控制继电器开关REL1过零触发及电路输出。2.根据权利要求1所述的一种继电器过零触发开关电路，其特征在于：所述降压电路包括串联电阻（R3、R5、R10、R11）、并联电阻（R4、R13）、串联电阻（R3、R5、R10、R11）连接电容C4，为电路断电后电容C4残留电压提供放电回路，电阻R4和R13一端连接桥式整流器D1的2脚，同时桥式整流器D1的1脚连接电容C2和共模环形电感TRAN1，电容C2和共模环形电感TRAN1组成共模抑制电路，共模环形电感TRAN1的4脚连接继电器开关REL1的1脚，减小继电器开关负载时脉冲噪声对单片机U2控制电路的影响。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世勇，李金山，鄢月初，
申请(专利权)人：黄世勇，李金山，鄢月初，
类型：发明
国别省市：江西;36