專利名稱：一種零功耗節(jié)電插座電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種零功耗節(jié)電插座電路。
背景技術(shù)：
節(jié)電插座可以消除電視、電腦等用電設(shè)備的待機功耗，因而成為綠色節(jié)能的主力產(chǎn)品。但現(xiàn)在面市上的節(jié)電插座，其內(nèi)部電路的電源部分都采用阻容降壓方式，來提供MCU主控制器和繼電器Relay等電路的工作消耗功率，一般MCU主控制器消耗功率在3mW以內(nèi)，繼電器Relay消耗功率在O. 5W以內(nèi)；繼電器Relay吸合時電路就工作在正常工作狀態(tài)，電路所消耗的功率在O. 6W左右；繼電器Relay斷開時電路工作在待機狀態(tài)，這時電路所消耗功率將小于5mW。如附圖2所示，在120V/60HZ的電源中，采用IuF的電容，因為阻容電路Cl、Rl的 功率因數(shù)低，為O. I左右，所以有功功率只有O. 5W左右，實際計算得知消耗總功率為5. 43W ；阻容降壓電路的缺陷在干，電路只要接入交流電源中，其消耗功率就一直維持在5. 43W，不會隨著繼電器Relay的斷開，而降低消耗功率，所以阻容電路是不節(jié)能的。具體計算方式為Xc=I/(2 31 fC) =1/(2*3. 14*60Hz*luF*10~6)=2. 654KIc=U/Xc=120V/2. 654K=45. 2mAP=U*Ic=120V*45. 2mA=5. 43W在220V/50Hz的電源中，參見附圖3所示，采用O. 47uF的電容，因為阻容電路Cl、Rl的功率因數(shù)低，為O. I左右，所以有功率測試只有O. 6W左右，實際計算得知消耗總功率為
7.14W。具體計算方式為Xc=I/(2 31 fC) =1/(2*3. 14*50Hz*0. 47uF*10~6=6. 784K Ic=U/Xc=220V/6. 78K=32. 45mAP=U*Ic=220V*32. 45mA=7. 14W因為節(jié)電插座需要全天候接入電源，當電視、電腦等用電設(shè)備進入待機狀態(tài)后，節(jié)電插座雖然把電視、電腦等外接負載的待機功耗消除了，但節(jié)電插座仍需要全天候接入電源，其自身功耗并沒有減少，所以這種電路的節(jié)電插座并不節(jié)能。按照IEC62301第4. 5條規(guī)定，低于5mW的待機功率視為零功耗。而目前市面上還沒有真正做到零功耗的節(jié)電插座。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供ー種零功耗節(jié)電插座電路。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該零功耗節(jié)電插座電路，包括與市電連接的EMC電路，與EMC電路相連的開關(guān)電源電路；與開關(guān)電源電路相連的后級直流電源電路；與外部用電負載相連的、用于開啟或關(guān)閉所述用電負載供電電源的繼電器；與繼電器相連的用于控制繼電器開啟與閉合的主控制單元，主控制單元的供電輸入端與后級直流電源電路的輸出端相連；其特征在于所述開關(guān)電源電路包括開關(guān)電源芯片；電流放大與啟動電路，EMC電路的輸出端與電流放大與啟動電路的一端相連，電流放大與啟動電路的另一端與開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端相連，電流反饋電路，電流反饋電路的第一端接地，電流反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端相連；電壓反饋電路，電壓反饋電路的第一端與變壓器的初級輔助繞組相連，變壓器的初級輔助繞組即為變壓器反饋電壓繞組，電壓反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端相連；開關(guān)電源芯片的信號輸出端與后級直流電源電路中變壓器的初級繞組相連。作為改進，所述電流放大與啟動電路包括第二電阻、第三電阻、第四電容，其中第ニ電阻的第一端與EMC電路的輸出端相連，第二電阻的第二端與第三電阻的第一端相連，第三電阻的第二端與開關(guān)電源芯片的第I引腳相連，開關(guān)電源芯片的第I引腳即為開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端，第四電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第一引腳相連，第四電容的第二端接地。再改進，所述電流反饋電路包括第五電阻、第六電容，其中第五電阻的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，開關(guān)電源芯片的第4引腳即為開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端，第五電阻的第二端接地；第六電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，第六電容的第二端接地。再改進，電壓反饋電路包括第七電容，第二ニ極管，其中第二ニ極管的陽極與變壓器的初級輔助繞組的ー輸入端相連，初級輔助繞組的另ー輸入端接地，第二ニ極管的陰極與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連，開關(guān)電源芯片的第3引腳即為開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端，第七電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連，第七電容的第二端接地。作為改進，本實用新型提供的零功耗節(jié)電插座電路，還包括用于檢測流過外部用電負載的工作電流的電流檢測電路，該電流檢測電路也與所述主控制単元相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于采用專用的開關(guān)電源芯片，利用變壓器反饋電壓繞組和內(nèi)部電流反饋電路實現(xiàn)自動偵測，適時判斷電路在待機狀態(tài)或還是正常エ作狀態(tài)，調(diào)整開關(guān)電源芯片的工作頻率，使輸出功率與工作狀態(tài)對應(yīng)；在待機狀態(tài)時，整個電路僅需要提供主控制單元所需的微弱待機功率(一般主控制單元MCU的工作電壓為5V，200uA)這時整個電路輸出功率將小于4mW，即滿足IEC62301第4. 5條規(guī)定的零功率；在正常工作狀態(tài)時，繼電器Relay的吸合功率為O. 4W左右，整個電路輸出功率將保持在O. 5W，以提供電路足夠的電源供應(yīng)。
圖I為本實用新型實施例中零功耗節(jié)電插座電路的電路原理圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中120V/60HZ電源的阻容降壓電源電路原理圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中220V/50HZ電源的阻容降壓電源電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進ー步詳細描述。如圖I所示的零功耗節(jié)電插座電路，其包括 與市電連接的EMC電路I ;與EMC電路相連的開關(guān)電源電路2 ；與開關(guān)電源電路相連的后級直流電源電路3 ；與外部用電負載相連的、用于開啟或關(guān)閉所述用電負載供電電源的繼電器4 ;與繼電器4相連的用于控制繼電器開啟與閉合的主控制單元5，主控制單元5的供電輸入端與后級直流電源電路3的輸出端相連；用于檢測流過外部用電負載的工作電流的電流檢測電路6，該電流檢測電路6也與所述主控制単元5相連。上述EMC電路采用常規(guī)電路。上述開關(guān)電源電路3包括開關(guān)電源芯片31，其型號為PT108電流放大與啟動電路32，EMC電路的輸出端與電流放大與啟動電路的一端相連，電流放大與啟動電路的另一端與開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端相連，電流反饋電路33，電流反饋電路的第一端接地，電流反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端相連；電壓反饋電路34，電壓反饋電路的第一端與變壓器B的初級輔助繞組相連，變壓器B的初級輔助繞組即為變壓器反饋電壓繞組，電壓反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端相連；開關(guān)電源芯片31的信號輸出端與后級直流電源電路3中變壓器B的初級繞組相連。所述電流放大與啟動電路32包括第二電阻R2、第三電阻R3、第四電容C4，其中第ニ電阻R2的第一端與EMC電路的輸出端相連，第二電阻R2的第二端與第三電阻R3的第一端相連，第三電阻R3的第二端與開關(guān)電源芯片31的第I引腳相連，開關(guān)電源芯片31的第I引腳即為開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端，第四電容C4的第一端與開關(guān)電源芯片的第一引腳相連，第四電容C4的第二端接地。所述電流反饋電路33包括第五電阻R5、第六電容C6，其中第五電阻R5的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，開關(guān)電源芯片的第4引腳即為開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端,第五電阻R5的第二端接地；第六電容C6的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，第六電容C6的第二端接地。所述電壓反饋電路34包括第七電容C7，第二ニ極管D2，其中第二ニ極管D2的陽極與變壓器B的初級輔助繞組的ー輸入端相連，初級輔助繞組的另ー輸入端接地，第二ニ極管D2的陰極與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連，開關(guān)電源芯片的第3引腳即為開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端,第七電容C7的第一端與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連,第七電容C7的第二端接地。上述后級直流電源電路3采用常規(guī)電路；主控制單元為MCU。電流檢測電路6也為常規(guī)電路。電源芯片工作于典型的反激電路拓撲中，構(gòu)成簡潔高效的AC/DC轉(zhuǎn)換器。電源芯片的啟動電路被設(shè)計成ー種獨特的電流吸入方式，利用電源芯片①腳內(nèi)置功率開關(guān)管本身的放大作用完成啟動，這顯著地降低了啟動時電阻的功率消耗；同時利用啟動時的放大原理，可實現(xiàn)電路從待機狀態(tài)到正常工作狀態(tài)的快速切換，當MCU在接收到工作指令后，使Relay工作，Relay開啟瞬間能耗由后級直流電源電路的直流電容提供，直流電容的快速放 電將通過變壓器反饋給電源芯片，電源芯片的電流反饋電路，將撲捉到這微弱的電流變化(典型值為50uA)，并利用其獨特的放大特性進行放大處理并完成電源芯片的啟動過程，使電源芯片迅速進入正常工作狀態(tài)(啟動時間典型值為75nS)，使電源芯片工作頻率提高，輸出正常的工作功率來維持Relay吸合所需的能耗。反之，當Relay斷開后，后級電路消耗的功率減少，將通過變壓器繞組反饋給電源芯片，電源芯片經(jīng)過內(nèi)部反饋回路，降低工作頻率，使輸出功率減小，從而實現(xiàn)了極低的待機功耗。
權(quán)利要求1.ー種零功耗節(jié)電插座電路，包括 與市電連接的EMC電路， 與EMC電路相連的開關(guān)電源電路； 與開關(guān)電源電路相連的后級直流電源電路； 與外部用電負載相連的、用于開啟或關(guān)閉所述用電負載供電電源的繼電器； 與繼電器相連的用于控制繼電器開啟與閉合的主控制單元，主控制單元的供電輸入端與后級直流電源電路的輸出端相連； 其特征在于所述開關(guān)電源電路包括 開關(guān)電源芯片； 電流放大與啟動電路，EMC電路的輸出端與電流放大與啟動電路的一端相連，電流放大與啟動電路的另一端與開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端相連， 電流反饋電路，電流反饋電路的第一端接地，電流反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端相連； 電壓反饋電路，電壓反饋電路的第一端與變壓器的初級輔助繞組相連，變壓器的初級輔助繞組即為變壓器反饋電壓繞組，電壓反饋電路的第二端與開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端相連； 開關(guān)電源芯片的信號輸出端與變壓器的初級繞組相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的零功耗節(jié)電插座電路，其特征在于所述電流放大與啟動電路包括第二電阻、第三電阻、第四電容，其中第二電阻的第一端與EMC電路的輸出端相連，第二電阻的第二端與第三電阻的第一端相連，第三電阻的第二端與開關(guān)電源芯片的第I引腳相連，開關(guān)電源芯片的第I引腳即為開關(guān)電源芯片的第一信號輸入端，第四電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第一引腳相連，第四電容的第二端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的零功耗節(jié)電插座電路，其特征在于所述電流反饋電路包括第五電阻、第六電容，其中第五電阻的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，開關(guān)電源芯片的第4引腳即為開關(guān)電源芯片的第二信號輸入端，第五電阻的第二端接地；第六電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第4引腳相連，第六電容的第二端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的零功耗節(jié)電插座電路，其特征在于所述電壓反饋電路包括第七電容，第二ニ極管，其中第二ニ極管的陽極與變壓器的初級輔助繞組的一輸入端相連，初級輔助繞組的另ー輸入端接地，第二ニ極管的陰極與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連，開關(guān)電源芯片的第3引腳即為開關(guān)電源芯片的第三信號輸入端，第七電容的第一端與開關(guān)電源芯片的第3引腳相連，第七電容的第二端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述的零功耗節(jié)電插座電路，其特征在于還包括用于檢測流過外部用電負載的工作電流的電流檢測電路，該電流檢測電路也與所述主控制單元相連。
專利摘要本實用新型涉及一種零功耗節(jié)電插座電路，其包括與市電連接的EMC電路，與EMC電路相連的開關(guān)電源電路；與開關(guān)電源電路相連的后級直流電源電路；與外部用電負載相連的、用于開啟或關(guān)閉所述用電負載供電電源的繼電器；與繼電器相連的用于控制繼電器開啟與閉合的主控制單元，主控制單元的供電輸入端與后級直流電源電路的輸出端相連；其特征在于所述開關(guān)電源電路包括開關(guān)電源芯片、電流放大與啟動電路、電流反饋電路、電壓反饋電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的零功耗節(jié)電插座電路，在待機狀態(tài)時，整個電路僅需要提供主控制單元所需的微弱待機功率，這時整個電路輸出功率將小于4mW，即滿足IEC62301第4.5條規(guī)定的零功率。
文檔編號H02M3/24GK202652089SQ20122031646
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者秦兵 申請人:寧波江北博泰電子科技有限公司