一种单火线调光器电路、调光器及灯具供电控制系统

技术领域

本发明涉及低压电气、电子控制技术领域，特别涉及一种单火线调光器电路、调光器及灯具供电控制系统。

背景技术

随着无线通讯技术、物联网技术的成熟，智能家居产品变得越发的成熟，近年来智能家居产品逐渐进入了市场，为广大消费者所接受。其中，智能调光器/智能调光开关成为了智能家居产品里面的最核心的产品之一，尤其在美国、加拿大等国家，智能调光器逐渐成为人们购买开关的主要选择之一。

智能调光器(又称智能调光开关)不但可以实现传统调光器的调光功能，有更好的调光效果，与此同时，其内部集成了实现开关功能的继电器和实现智能控制的无线模块，不需要改变家庭用电的布线环境，可完全替代传统的机械开关。内置无线通讯技术能让智能调光器连接至云端，带来了更多更便捷的控制方式：如本地遥控，程序控制，语音控制，app控制等各种控制方式，并接入第三方的智能家居系统、或其他人工智能控制系统，能给消费者带来更好的体验。

现有技术中，在单火线电路中，智能调光器一般直接串联在单火线电路的火线中，导致对于调光器而言没有零线，使得调光器的电流均需要通过串联的灯具，调光器消耗的工作电流大小就会导致灯具会出现不同的状态(例如灯闪，或光线抖动，关灯后突然亮一下等)。比如，Wi-Fi在联网或网络交换数据的时候会需求大的工作电流，就会导致通过灯具的电流不稳定，使得容易出现灯闪，从而影响用户体验。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种单火线调光器电路、调光器及灯具供电控制系统，用于解决在单火线电路中，现有技术智能调光器一般直接串联在单火线电路的火线中，导致对于调光器而言没有零线，使得调光器的电流均需要通过串联的灯具，调光器消耗的工作电流大小就会导致灯具会出现不同的状态的技术问题。

本申请一方面提供一种单火线调光器电路，应用于单火线电路中，与灯具供电回路连接，包括：

取电电路，与开关电路并联并且串联于供电回路中，用于给调光器取电；

充电电路，用于连接取电电路与存电电路，以对存电电路充电；

存电电路，连接充电电路与无线模块，用于给无线模块供电；

无线模块，用于无线通讯和接收控制信号以控制灯具的发光亮度。

进一步地，还包括MCU控制电路，所述充电电路包括在线充电电路、以及多个功能充电电路，所述功能充电电路用于实现不同状态的充电需求，所述MCU控制电路连接所述取电电路、所述存电电路以及所述无线模块，并与每一功能充电电路连接。

进一步地，还包括开关电路，所述开关电路与灯具供电回路串联，与取电电路并联，并与所述MCU控制电路连接。

进一步地，还包括按键，所述按键连接MCU控制电路，用于连接开关电路控制AC交流电的导通角度调节灯具的发光亮度。

进一步地，所述在线充电电路与所述功能充电电路分别包括充电单元，用于连接所述取电电路与所述存电电路以对所述存电电路供电；

所述充电单元包括第一开关管A和第一开关管B，所述第一开关管A的控制端与所述第一开关管B的输入端连接，所述第一开关管A的输出端与所述第一开关管B的控制端连接并接地、所述第一开关管A的输入端与所述第一开关管B的输入端均连接电源，所述第一开关管B的输出端连接所述存电电路。

进一步地，所述功能充电电路还包括控制单元，所述控制单元包括第二开关管，所述第二开关管的控制端连接所述MCU控制电路，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的输入端连接所述第一开关管A的输出端及所述第一开关管B的控制端。

进一步地，还包括过零检测电路，所述过零检测电路连接所述MCU控制电路与所述取电电路，所述过零检测电路用于对交流电压进行过零检测以获取交流电压的零点；

所述过零检测电路包括光耦单元以及与所述光耦单元连接的控制单元，所述光耦单元包括光耦，所述控制单元连接所述MCU控制电路。

本申请另一方面提供一种调光器，包括上述的单火线调光器电路。

本申请另一方面还提供一种灯具供电控制系统，包括上述的调光器。

上述单火线调光器电路、调光器及灯具供电控制系统，通过将调光器电路与灯具供电回路串联，结合充电电路的多种充电模式给存电电路充电，解决了目前智能单火线墙壁调光开关无法使用高功耗智能模块的应用难题，使得当智能调光开关在模块建立通讯期间获取的电流较大时，直接由存电电路输出给其供电的同时，通过取电电路经过充电单元持续小电流补充，从而不影响灯具的正常工作，避免灯具出现异常的状态；具体的，通过设置依次连接的取电电路、充电电路、存电电路以及无线模块，取电电路与灯具供电回路串联，在灯具不同工作状态下输出电压电流给充电电路，充电电路转换小电流持续给存电电路充电，使得无线模块需要从电网上获取更多的电流时，可以通过存电电路给予提供无线模块所需的电量，而在线充电电路一直持续的给存电电路微电流做补充，通过长时小电流充短时大电流放的方式保持存电电路电量在一个稳定水平来满足无线模块的工作用电需求，而不影响灯具的正常发光，解决了现有技术中的智能调光器一般直接串联在单火线电路的火线中，导致对于调光器而言没有零线，使得调光器的电流均需要通过串联的灯具，调光器消耗的瞬时工作电流大小变化就会导致灯具会出现不同的状态的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例中调光器电路的原理示意图；

图2为本发明实施例中MCU控制电路的原理示意图；

图3为本发明实施例中MCU供电电路的原理示意图；

图4为本发明实施例中在线充电电路、多个功能充电电路以及存电电路的组合示意图；

图5为本发明实施例中在线充电电路的原理示意图；

图6为本发明实施例中开灯充电电路的原理示意图；

图7为本发明实施例中快速补电电路的原理示意图；

图8为本发明实施例中按键的原理示意图；

图9为本发明实施例中开关电路、过零检测电路以及取电电路的组合示意图；

图10为本发明实施例中开关电路的原理示意图；

图11为本发明实施例中过零检测电路的原理示意图；

图12为本发明实施例中取电电路的原理示意图；

图13为本发明实施例中存电电路的原理示意图；

图14为本发明实施例中无线模块的原理示意图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决现有技术中，智能调光器的供电电路直接串联在灯具供电回路，导致当智能调光开关获取的电流较大就会导致所串联的灯具关闭待机状态下微亮、间隙性闪灯或开灯调光低亮度下闪烁现象，本申请提供一种单火线调光器电路、调光器及灯具供电控制系统，使得通过将调光器电路与灯具供电回路串联，结合充电电路的多种充电模式给存电电路充电，解决了目前智能单火线墙壁调光开关无法使用高功耗智能模块的应用难题，使得当智能调光开关在模块建立通讯期间获取的电流较大时，直接由存电电路输出给其供电的同时，通过取电电路经过充电单元持续小电流补充，从而不影响灯具的正常工作，避免灯具出现异常的状态；

具体的，通过设置依次连接的取电电路、充电电路、存电电路以及无线模块，取电电路与灯具供电回路串联，在灯具不同工作状态下输出电压电流给充电电路，充电电路转换小电流持续给存电电路充电，使得无线模块需要从电网上获取更多的电流时，可以通过存电电路给予提供无线模块所需的电量，而在线充电电路一直持续的给存电电路微电流做补充，通过长时小电流充短时大电流放的方式保持存电电路电量在一个稳定水平来满足无线模块的工作用电需求，而不影响灯具的正常发光，解决了现有技术中的智能调光器一般直接串联在单火线电路的火线中，导致对于调光器而言没有零线，使得调光器的电流均需要通过串联的灯具，调光器消耗的瞬时工作电流大小变化就会导致灯具会出现不同的状态的技术问题。

请参见图1，在本申请中，单火线调光器电路与灯具供电回路连接，包括：

取电电路2，与灯具供电回路串联，用于给调光器取电；充电电路，用于连接取电电路2与存电电路7，以对存电电路7充电；存电电路7，连接充电电路与无线模块8，用于给无线模块8供电；无线模块8，用于无线通讯和接收控制信号以控制灯具10的发光亮度。在本申请中，取电电路获取电量并输出4.5V的电压给到充电电路，充电电路输出4.2V的电压经降压模块降压后得到3.3V的电压用于无线模块供电。

请参见图2，进一步地，调光器电路还包括MCU控制电路3，充电电路包括在线充电电路6、以及多个功能充电电路，功能充电电路用于实现不同状态的充电需求，MCU控制电路连接取电电路、存电电路以及无线模块，并与每一功能充电电路连接。

作为一个具体示例，MCU控制电路3包括MCU，型号为CS32L010，具有ADC电压采样功能。进一步地，请参见图3，调光器电路还包括MCU供电电路，所述MCU供电电路连接取电电路与MCU。具体的，MCU供电电路将从取电电路得到的4.5V电压转化为3.3V电压后，为MCU供电。

请参见图4-图7，在本实施例中，在线充电电路6与功能充电电路分别包括充电单元，用于连接取电电路与存电电路以对存电电路供电；

充电单元包括第一开关管A和第一开关管B，第一开关管A的控制端与第一开关管B的输入端连接，第一开关管A的输出端与第一开关管B的控制端连接并接地、第一开关管A的输入端与第一开关管B的输入端均连接电源，第一开关管B的输出端连接存电电路；

功能充电电路还包括控制单元，控制单元包括第二开关管，第二开关管的控制端连接MCU控制电路，第二开关管的输出端接地，第二开关管的输入端连接第一开关管A的输出端及第一开关管B的控制端。

作为一个具体示例，功能充电电路包括快速补电电路4以及开灯充电电路5，第一开关管A和第一开关管B分别为PNP型三极管，第一开关管A的基极连接第一开关管B的发射极，第一开关管A的集电极连接第一开关管B的基极，第一开关管A的发射极与第一开关管B的发射极分别连接4.5V电源，第一开关管B的集电极连接存电模块。

通过将调光器电路与灯具供电回路串联，结合开灯充电、关灯充电、低电量快速补电三种状态下的充电模式给存电电路充电，开创性的设计解决了目前智能单火线墙壁调光开关无法使用如Wi-Fi、Wi-Fi+Bluetooth等高功耗智能模块的应用难题，使得当智能调光开关在模块建立通讯期间获取的电流较大时，直接由存电电路输出给其供电同时通过取电电路经过充电单元持续小电流补充，从而不影响灯具的正常工作，避免灯具出现异常的状态。

在本实施例中，第二开关管为N沟道耗尽型MOS管，MOS管的漏极连接第一开关管A的集电极及第一开关管B的基极，MOS管的栅极通过一限流电阻与MCU控制电路连接，MOS管的栅极还通过一下拉电阻接地，MOS管的源极接地。

具体的，在开灯充电电路中，MOS管的栅极通过一限流电阻与MCU控制电路中MCU的PA1针脚连接；在快速补电电路中，MOS管的栅极通过一限流电阻与MCU控制电路中MCU的PA6针脚连接。

请参见图8，作为一个具体示例，调光器电路还包括按键9，按键9连接MCU控制电路，用于连接开关电路控制AC交流电的导通角度调节灯具的发光亮度。具体的，按键9包括轻触旋扭开关，轻触旋扭开关的信号端连接MCU的PD2和PD3针脚用于调节灯具增减亮度，轻触旋扭开关的控制端连接MCU的PA2针脚用于控制灯具的开和关。

请参见图9-图12，在本实施例中，请参见图10，调光器电路还包括开关电路1，开关电路1与灯具10供电回路串联，与取电电路2并联，并与MCU控制电路3连接；具体的，开关电路1包括可控硅切相调光电路。

进一步地，请参见图11，调光器电路还包括过零检测电路，过零检测电路连接MCU控制电路3与取电电路2，过零检测电路用于对交流电路进行过零检测以获取交流电压的零点；具体的，过零检测电路包括光耦单元以及与光耦单元连接的控制单元，所述光耦单元包括光耦，控制单元连接MCU控制电路。

在本实施例中，请参见图12，取电电路2包括反激电路，反激电路包括变压器、光耦以及连接变压器与光耦的电源管理芯片，作为一个具体示例，电源管理芯片的型号可以为BP2535C，当接入AC交流电时，电源管理芯片工作，控制反激电路变压器工作，通过光耦将输出电压信号反馈到电源管理芯片的SEL针脚由电源管理芯片控制变压器的开关使其稳定输出4.5V电压；。

请参见图13，在存电电路7中，包括降压芯片、使能单元以及大容量电容器，作为一个具体示例，降压芯片的型号可以为ME6214C。大容量电容器的正极连接降压芯片的VIN针脚，大容量电容器的负极接地，使能单元连接降压芯片的CE针脚。进一步地，在线充电电路、快速补电电路以及开灯充电电路中的第一开关管B的集电极分别连接存电电路中的大容量电容器以对大容量电容器进行供电，使能单元一端连接4.5V电源用于控制降压芯的工作，通过降压模块将4.2V电源降压为3.3V电源以满足无线模块的工作需求，可以理解的，降压模块输出3.3V电源用于调光器电路；

存电电路还包括取样电路，用于获取大容量电容器的电压，存电电路中的取样电路通过二极管D3连接于大容量电容器的正极用于避免取样电路对大容量电容器造成放电导致电量损耗，进一步地，存电电路中的取样电路连接MCU中的PC6针脚。

请参见图14，作为一个具体示例，无线模块8包括控制芯片，控制芯片的型号可以为ESP8685，在本实施例中，控制芯片的GPIO3针脚连接MCU中的PC6针脚，控制芯片中的GPIO7针脚和GPIO10针脚分别连接MCU中的PC3针脚和PC4针脚，控制芯片的GPIO6针脚连接MCU中的PC5针脚。

本申请中，在线充电电路是保证接通电源后有持续的微电流给到存电电路中的大容量电容器充电，无线模块工作短暂的工作电流主要还是从存电电路中的大容量电容器提供电量，持继的充电量始终满足无线模块长期工作消耗的电流，同时在线充电的微电流不会对串联的灯具造成间隙性闪灯、微亮等现象；

其次，关于开灯充电电路，开灯的同时将充电电路打开，在在线充电电路基础上增加了一组充电电流，这个电流属于叠加，目的就是增大对大容量电容器充电，因为开灯状态下可以适当地增大其充电电流，而不会对灯具造成闪灯更有利保证在频繁按按键或调光过程中模块通讯数据交付造成的电量损失，同时也有利于大容量电容器的快速补充；

再者，关于快速补电电路，产品在出厂长时间运输、存放或长时间拉闸断电导致大容量电容器的电压电路消耗过低，此时，消费者拿到产品安装后上电后强制对其进行稍大电流充电，此时充电可能会对灯具造成短时间的微亮等随机现象，目的是对其快速补电达到无线模块的正常工作电压让产品能够快速配网，联网和智能控制，当电压达到阈值后快速补电电路关闭。

综上，本发明上述实施例当中的单火线调光器电路，通过将调光器电路与灯具供电回路串联，结合充电电路的多种充电模式给存电电路充电，解决了目前智能单火线墙壁调光开关无法使用高功耗智能模块的应用难题，使得当智能调光开关在模块建立通讯期间获取的电流较大时，直接由存电电路输出给其供电的同时，通过取电电路经过充电单元持续小电流补充，从而不影响灯具的正常工作，避免灯具出现异常的状态；具体的，通过设置依次连接的取电电路、充电电路、存电电路以及无线模块，取电电路与灯具供电回路串联，使得无线模块需要从电网上获取更多的电流时，可以通过存电电路给予提供无线模块所需的电量，而在线充电电路一直持续的给存电电路微电流做补充，通过长时小电流充短时大电流放的方式保持存电电路电量在一个稳定水平来满足无线模块的工作用电需求，而不影响灯具的正常发光，解决了现有技术中的智能调光器一般直接串联在单火线电路的火线中，导致对于调光器而言没有零线，使得调光器的电流均需要通过串联的灯具，调光器消耗的瞬时工作电流大小变化就会导致灯具会出现不同的状态的技术问题。

本申请另一方面提供一种调光器，包括上述实施例中的单火线调光器电路。

本申请另一方面还提供一种灯具供电控制系统，包括上述的调光器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。