專利名稱：單線控制交流壓電開關的制作方法
技術領域：
本實用新型設涉及交流電子開關，特別是一種低壓降、大功率的單線控制交流壓電開關。
單線控制方式的交流電子開關很難做到靜態時高內阻，動態時低壓降。通常導通時的動態壓降在2.5---10Vac左右，斷開時的靜態電流一般在3mA以上。所控制的功率一般不超過200W，而且電路較復雜，成本較高。
專利號為00261221.6的《單線控制交流電子開關模塊》中國專利，在控制電路中設置了二極管D和電阻R3串聯組成負壓電路，按鍵AN1一端的電壓能隨工作狀態的不同而出現正負電壓的變化，為可控硅的導通和關斷提供了可靠的控制電壓，實現了單線控制的目的。動態壓降可以做到0.8---1.2伏，性能可靠，成本低，體積小，通用性強。但其電路的導通與關斷仍由機械按鍵控制，也就是說它依然沒有完全擺脫機械觸點控制方式。
本單線控制交流壓電開關，包括殼體、兩端連接于接線柱的雙向可控硅以及控制雙向可控硅導通/關斷的控制電路；所述控制電路含有交流端連接于接線柱J1的硅整流橋，雙向可控硅的控制極與接線柱J2之間連接電阻R1，硅整流橋的另一交流端與雙向可控硅的控制極之間接隔離電阻R2，硅整流橋和電阻R2的公共端與接線柱J2之間連接電容C1，硅整流橋直流輸出端并聯單向可控硅，單向可控硅控制端與陰極之間并聯電阻R6和電容C3，單向可控硅陽極與陰極之間連接電阻R4、R5串聯支路，電阻R5兩端并聯電容C2；電阻R4、R5的公共端(B點)與接線柱J2之間連接二極管D和電阻R3的串聯支路，以提供使單向可控硅關斷的負電壓；其特征是所述的電阻R4、R5的公共端(B點)與單向可控硅控制端之間連接壓電觸發電路。
本交流壓電開關在控制電路中設置了二極管D和電阻R3串聯組成的負壓電路，開關關斷時，所述的B點電壓為正，為單向硅提供了觸發導通的條件；當開關處于導通狀態時，B點電壓變為負電壓，為單向硅提供了截止的觸發電壓。按動壓電陶瓷片通過壓電觸發電路控制單向可控硅導通和截止，從而完成開關的接通和斷開。
由于不采用雙穩態電路，在電路導通后無需向控制電路提供工作電流，因此動態壓降可以做到很低(0.8---1.5伏)，由于C1和R2的作用，該電路的控制功率可以相對提高，不加散熱片可以達300W，加散熱片時可以達到1500W。
本交流壓電開關電路設計合理，采用壓電觸發電路控制可控硅的導通或開斷，結構簡單，性能可靠，成本低，體積小，通用性強。特別適用于制作墻壁式交流開關，用于各種燈具、家用電器等的控制。這種開關也可用于各種工業設備的單線控制。
具體實施方式
以下結合實施例附圖對本實用新型進一步說明。
如
圖1所示，本交流壓電開關主要包括兩端連接于接線柱的雙向可控硅SCR1，由硅整流橋、單向可控硅SCR2、壓電觸發電路以及若干阻容元件等組成的控制電路。雙向硅SCR1的第一陽極和第二陽極分別與開關的接線柱J1、J2相接，控制極接電阻R1和R2，硅整流橋的交流一端接接線柱J1，另一端接R2和C1，圖中R1為穩定雙向硅SCR1的工作狀態和建立工作點的作用。R2起隔離C1的作用，使C1能直接從接線柱端取得部分交流電壓。二極管D的負端和接線柱J2相連，二極管D的正端輸出負電壓，它串聯的電阻R3可以控制負電壓建立的時間。R4、R5為分壓電阻，電阻R4、R5串接在單向可控硅SCR2陽極與陰極之間，為兩電阻的公共端(B點)提供6-10伏的正電壓，所述B點為正負電壓迭加處，當雙向硅SCR1關斷時，B點為正電壓(+5--6V)，當雙向硅SCR1導通時，B點為負電壓(-0.5V左右)。電容C2為濾波儲能電容，電容C3和電阻R6并接在單向硅SCR2的控制極和陰極之間，起到穩定單向硅工作狀態的作用，壓電觸發電路為單向硅SCR2的控制極提供正的觸發電壓和負的截止電壓。
上述電阻R4、R5分壓電路中的電阻R5可用穩壓二極管Z1代替，以進一步穩定兩者公共點(即B點)的電壓。
本實用新型的壓電觸發電路包括NPN三極管Q3、Q4構成的達林頓管，NPN三極管Q1和PNP三極管Q2構成的達林頓管，Q2的集電極接地，Q1、Q3的基極相接，Q1基極與Q2集電極之間跨接壓電陶瓷片E(即蜂鳴片)，壓電陶瓷片并聯電阻R7，Q1發射級和Q3、Q4集電極接所述的B點，Q3發射級接Q4基極，Q1集電極接Q2基極，相接的Q4、Q2發射級為輸出端接到單向硅SCR2的控制極。
為實現開關的開/斷指示，本電路在單向可控硅SCR2陽極與所述的B點之間串聯電阻R8和指示燈L，當電子開關導通時，指示燈熄滅，電子開關關斷指示燈點亮。
開關關斷時，所述的B點電壓為正，為單向硅提供了觸發導通的條件。當按動壓電陶瓷片E時，壓電陶瓷片產生電脈沖，其正脈沖經Q3、Q4組成的復合管放大后觸發單向硅導通，雙向硅也同時導通。當開關處于導通狀態時，B點電壓約通過1秒鐘的時間變為負電壓，為單向硅提供了截止的觸發電壓。按動壓電陶瓷片產生電脈沖，其正脈沖經Q1、Q2組成的復合管放大后觸發單向硅截止，雙向硅也同時截止。
本交流壓電開關主要特點是1、二極管D和電阻R3組成負壓供給電路，正電壓和負電壓迭加在一起，雙向可控硅關斷時，所述B點的電壓為正，雙向可控硅導通時B點電壓為負，正負電壓的變化周期基本上由R3、R4、C2的數值來決定。
2、電容C1和電阻R1、R2為單向硅提供了導通后的必要的工作電壓。特別在大功率時(如300瓦以上)C1和R2的作用會更大。
3、單向硅的導通或截止是通過上述的壓電觸發電路來實現的，壓電觸發電路采用壓電陶瓷片，實現了開關全電子化。
圖2為其一個實施例結構示意圖。其中1為殼體，2為接線柱J1、3為接線柱J2，4為接線柱的緊固螺釘，E為殼體一側的壓電陶瓷片。圖1所示的電路部分可以采用貼片工藝將各片式元器件組裝在微型印制板上，然后置于外殼1內，澆灌密封材料即成一體化的開關模塊。電路部分也可采用集成工藝制成集成電路，以進一步減少體積，提高可靠性。開關模塊可用于制作普通壁式單線控制交流電子開關，安裝方式和普通壁式機械開關相同，壓電陶瓷片E和指示燈L安裝在開關板下面。
權利要求1.一種單線控制交流壓電開關，包括殼體、兩端連接于接線柱的雙向可控硅以及控制雙向可控硅導通/關斷的控制電路；所述控制電路含有交流端連接于接線柱J1的硅整流橋，雙向可控硅的控制極與接線柱J2之間連接電阻R1，硅整流橋的另一交流端與雙向可控硅的控制極之間接隔離電阻R2，硅整流橋和電阻R2的公共端與接線柱J2之間連接電容C1，硅整流橋直流輸出端并聯單向可控硅，單向可控硅控制端與陰極之間并聯電阻R6和電容C3，單向可控硅陽極與陰極之間連接電阻R4、R5串聯支路，電阻R5兩端并聯電容C2；電阻R4、R5的公共端(B點)與接線柱J2之間連接二極管D和電阻R3的串聯支路，以提供使單向可控硅關斷的負電壓；其特征在于所述的電阻R4、R5的公共端(B點)與單向可控硅控制端之間連接壓電觸發電路。
2.根據權利要求1所述單線控制交流壓電開關，其特征在于所述的電阻R5用穩壓二極管Z1代替。
3.根據權利要求1或2所述單線控制交流壓電開關，其特征在于所述的壓電觸發電路包括NPN三極管Q3、Q4構成的達林頓管，NPN三極管Q1和PNP三極管Q2構成的達林頓管，Q2的集電極接地，Q1、Q3的基極相接，Q1基極與Q2集電極之間跨接壓電陶瓷片E即蜂鳴片，壓電陶瓷片并聯電阻R7，Q1發射級和Q3、Q4集電極接所述的B點，Q3發射級接Q4基極，Q1集電極接Q2基極，相接的Q4、Q2發射級為輸出端。
4.根據權利要求1或2所述單線控制交流壓電開關，其特征在于單向可控硅的陽極與所述的B點之間串聯一個電阻和指示燈。
專利摘要一種單線控制交流壓電開關，包括殼體，接于接線柱的雙向可控硅，由硅整流橋、單向可控硅、壓電觸發電路以及若干阻容元件等組成的控制電路；壓電觸發電路由NPN達林頓管、PNP和NPN達林頓管以及壓電陶瓷片構成。其分壓電阻的公共端與一接線柱之間連接二極管和電阻負壓電路，按動壓電陶瓷片通過壓電觸發電路控制單向可控硅導通和截止，從而完成開關的接通和斷開。其電路結構簡單，性能可靠，動態壓降低，靜態電流小，成本低，體積小，通用性強，適用于制作墻壁式交流開關，用于各種燈具、家用電器等的控制。
文檔編號H03K17/72GK2574302SQ0224885
公開日2003年9月17日 申請日期2002年10月21日 優先權日2002年10月21日
發明者閔運渭 申請人:閔運渭