一种开关状态检测电路的制作方法

本实用新型实施例涉及电路保护技术领域，特别是涉及一种开关状态检测电路。

背景技术：

为了保证家电类产品的安全，往往需要对家电类产品开关的状态进行检测，以能够对家电类产品进行精准的控制。

目前，对家电类产品开关的状态进行检测时，判断输入控制器的信号中是否出现方波信号，若输入控制器的信号中未出现方波信号，则确定开关的状态为第一开关状态，若输入控制器的信号中出现方波信号，则确定开关的状态为第二开关状态。但发明人在实现本实用新型的过程中发现：在开关的状态为第一开关状态时，若不断拔插插头，输入控制器的信号也会出现方波信号，基于此，通过判断输入控制器的信号中是否出现方波信号来确定开关的状态，容易将开关的状态由处于第一开关状态误判为处于第二开关状态，导致控制出错。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种开关状态检测电路，包括：

开关电路，包括第一开关状态和第二开关状态，用于在处于所述第一开关状态或处于所述第二开关状态时接收交流电；

整流电路，与所述开关电路连接，用于在所述开关电路处于所述第一开关状态时，对所述交流电进行半波整流，输出第一检测信号，在所述开关电路处于所述第二开关状态时，对所述交流电进行全波整流，输出第二检测信号；

光耦隔离电路，与所述整流电路连接，用于根据所述第一检测信号输出第一方波信号，根据所述第二检测信号输出第二方波信号，所述第一方波信号和所述第二方波信号的频率不同；以及，

控制电路，与所述光耦隔离电路连接，用于在接收到所述第一方波信号时，确定所述开关电路处于所述第一开关状态，在接收到所述第二方波信号时，确定所述开关电路处于所述第二开关状态。

可选地，所述开关电路包括：第一开关和第二开关；

所述第一开关的第一端用于与交流电源的一端连接，所述第一开关的第二端与第一节点连接；

所述第二开关的第一端与所述第一节点连接，所述第二开关的第二端与第二节点连接；

所述第一节点和所述第二节点接入所述整流电路。

可选地，当所述第一开关闭合，所述第二开关断开时，所述开关电路处于所述第一开关状态；

当所述第一开关和所述第二开关均闭合时，所述开关电路处于所述第二开关状态。

可选地，所述整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

所述第一二极管的负极与所述第一节点连接，所述第一二极管的正极与第三节点连接；

所述第二二极管的正极与所述第三节点连接，所述第二二极管的负极与第四节点连接；

所述第三二极管的正极与所述第四节点连接，所述第三二极管的负极与第五节点连接；

所述第四二极管的负极与所述第五节点连接，所述第四二极管的正极与所述第二节点连接；

所述第三节点和所述第五节点接入所述光耦隔离电路；

所述第四节点用于与所述交流电源的另一端连接。

可选地，所述光耦隔离电路包括：光耦、采样电路和第一电源；

所述光耦的第一输入端与所述第五节点连接，所述光耦的第二输入端与所述第三节点连接，所述光耦的输出端与所述采样电路的输入端连接，所述采样电路的输出端与所述控制电路连接，所述采样电路的电源端与所述第一电源连接；

在所述第一检测信号或所述第二检测信号满足光耦导通条件时，所述光耦工作在导通状态，所述采样电路输出低电平信号，在所述第一检测信号或所述第二检测信号不满足光耦导通条件时，所述光耦工作在截止状态，所述采样电路输出高电平信号。

可选地，所述光耦包括：发光二极管和光电三极管，所述光电三极管靠近所述发光二极管；

所述光耦的发光二极管的正极与所述第五节点连接，所述光耦的发光二极管的负极与所述第三节点连接；

所述光耦的光电三极管的发射极接地，所述光耦的光电三极管的集电极与所述采样电路的输入端连接；

在所述第一检测信号或所述第二检测信号满足光耦导通条件时，所述发光二极管发光，以使所述光电三极管导通，所述采样电路的输入端接地，输出低电平信号，

在所述第一检测信号或所述第二检测信号不满足光耦导通条件时，所述发光二极管不发光，以使所述光电三极管截止，所述采样电路的输入端接入所述第一电源，输出高电平信号。

可选地，所述采样电路包括：第一电阻；

所述第一电阻的第一端与第六节点连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电源连接；

所述第六节点接入所述光耦的光电三极管的集电极、所述控制电路以及地。

可选地，所述采样电路还包括：第一电容；

所述第一电容的第一端与所述第六节点连接，所述第一电容的第二端接地。

可选地，所述光耦隔离电路还包括：限流电路；

所述限流电路的第一端与所述第五节点连接，所述限流电路的第二端与所述光耦的第一输入端连接。

可选地，所述限流电路包括：第二电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第五节点连接，所述第二电阻的第二端与所述光耦的第一输入端连接。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种开关状态检测电路，该开关状态检测电路包括开关电路、整流电路、光耦隔离电路和控制电路，开关电路包括第一开关状态和第二开关状态，该开关电路在处于第一开关状态或第二开关状态时接收交流电；整流电路与开关电路连接，该整流电路在开关电路处于第一开关状态时，对交流电进行半波整流以输出第一检测信号，在开关电路处于第二开关状态时，对交流电进行全波整流以输出第二检测信号；光耦隔离电路与整流电路连接，该光耦隔离电路能够根据第一检测信号输出第一方波信号，根据第二检测信号输出第二方波信号，其中，由于第一检测信号通过半波整流得到，而第二检测信号通过全波整流得到，因此，根据第一检测信号输出的第一方波信号的频率与根据第二检测信号输出的第二方波信号的频率不同，基于此，控制电路能够根据方波信号的频率确定方波信号的类型为第一方波信号还是第二方波信号，若方波信号为第一方波信号则确定开关电路处于第一开关状态，若方波信号为第二方波信号则确定开关电路处于第二开关状态，亦即，本实用新型根据输入控制电路的方波信号的频率确定开关电路的状态，避免与其他信号混淆而出现误判的情况，提高了准确性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种开关状态检测电路的结构示意图；

图2是交流电、检测信号和方波信号的波形图；

图3是本实用新型实施例提供的一种开关状态检测电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供的一种开关状态检测电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的一种开关状态检测电路的电路结构示意图；

图6是本实用新型另一实施例提供的一种开关状态检测电路的电路结构示意图；

图7是本实用新型另一实施例提供的一种开关状态检测电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/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。

请参阅图1,是本实用新型实施例提供的一种开关状态检测电路的结构示意图,该开关状态检测电路包括:开关电路100、整流电路200、光耦隔离电路300和控制电路400，开关电路100包括第一开关状态和第二开关状态，该开关电路100用于在处于第一开关状态或处于第二开关状态时接收交流电；整流电路200与开关电路100连接，该整流电路200用于在开关电路100处于第一开关状态时，对交流电进行半波整流，输出第一检测信号，在开关电路100处于第二开关状态时，对交流电进行全波整流，输出第二检测信号；光耦隔离电路300与整流电路200连接，该光耦隔离电路300用于根据第一检测信号输出第一方波信号，根据第二检测信号输出第二方波信号；控制电路400则与光耦隔离电路300连接，该控制电路400用于在接收到第一方波信号时，确定开关电路100处于第一开关状态，在接收到第二方波信号时，确定开关电路100处于第二开关状态。

这里，第一开关状态和第二开关状态可以分别对应家电类产品的两个开关档位，不同的开关档位可以对应不同的功能或强度。开关电路100具体处于第一开关状态还是第二开关状态可以取决于用户对家电类产品的具体控制。其中，用户可以通过家电类产品的旋钮开关等开关装置控制开关电路100的状态。

其中，由于第一检测信号通过半波整流得到，而第二检测信号通过全波整流得到，因此，根据第一检测信号输出的第一方波信号的频率与根据第二检测信号输出的第二方波信号的频率不同。具体地，请参阅图2，当对交流电进行半波整流时，得到的第一检测信号的周期与交流电的周期一致，均为t，此时，基于第一检测信号输出的第一方波信号的周期也为t，因此，第一方波信号的频率为1/t；当对交流电进行全波整流时，得到的第二检测信号的周期为交流电周期的一半，为t/2，此时，基于第二检测信号输出的第二方波信号的周期为t/2，因此，第二方波信号的频率为2/t，即第二方波信号的频率为第一方波信号的频率的2倍，两者频率不同。

由于第一方波信号和第二方波信号的频率不同，因此，控制电路400能够根据接收到的方波信号的频率确定方波信号的类型为第一方波信号还是第二方波信号，若控制电路400根据方波信号的频率确定方波信号的类型为第一方波信号，则确定开关电路100处于第一开关状态，若控制电路400根据方波信号的频率确定方波信号的类型为第二方波信号，则确定开关电路100处于第二开关状态。亦即，在本实用新型实施例中，根据输入控制电路100的方波信号的频率确定开关电路100的状态，而根据方波信号的频率确定开关电路100的状态时，容易区分出不同的方波信号，进而能够避免与其他方波信号混淆而出现误判的情况，提高了准确性。

具体地，请参阅图3，开关电路100包括：第一开关s1和第二开关s2。

第一开关s1的第一端用于与交流电源的一端连接，第一开关s1的第二端与第一节点a连接，第二开关s2的第一端与第一节点a连接，第二开关s2的第二端与第二节点b连接，第一节点a和第二节点b接入整流电路200。

其中，第一开关s1的第一端能够用于与交流电源的火线端连接，也能够用于与交流电源的零线端连接。在本实用新型实施例中，第一开关s1的第一端用于与交流电源的火线端连接。

当第一开关s1闭合，第二开关s2断开时，开关电路100处于第一开关状态；当第一开关s1和第二开关s2均闭合时，开关电路100处于第二开关状态。

整流电路200则包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4。

第一二极管d1的负极与第一节点a连接，第一二极管d1的正极与第三节点c连接；第二二极管d2的正极与第三节点c连接，第二二极管d2的负极与第四节点d连接；第三二极管d3的正极与第四节点d连接，第三二极管d3的负极与第五节点e连接；第四二极管d4的负极与第五节点e连接，第四二极管d4的正极与第二节点b连接，第三节点c和第五节点e接入光耦隔离电路300，第四节点d则用于与交流电源的另一端连接。

其中，当第一开关s1的第一端用于与交流电源的火线端连接时，第四节点d则用于与交流电源的零线端连接；当第一开关s1的第一端用于与交流电源的零线端连接时，第四节点d则用于与交流电源的火线端连接。在本实用新型实施例中，第四节点d用于与交流电源的零线端连接。

可以理解的是，当第一开关s1闭合，第二开关s2断开时，若交流电正向输入该开关状态检测电路，则交流电经过第一开关s1和第一节点a流入第一二极管d1，此时，由于第一二极管d1的负极与第一节点a连接，第一二极管d1反向截止，交流电无法通过整流电路200，整流电路200无电压输出；若交流电反向输入该开关状态检测电路，则交流电经第四节点d流入第二二极管d2和第三二极管d3，此时，由于第二二极管d2的负极与第四节点d连接，第二二极管d2反向截止，而第三二极管d3的正极与第四节点d连接，第三二极管d3正向导通，因此，交流电经过第三二极管d3流至第五节点e，此时，由于第四二极管d4的负极与第五节点e连接，第四二极管d4反向截止，因此，交流电经过第五节点e流至光耦隔离电路300，并经由光耦隔离电路300流入第三节点c，此时，由于第一二极管d1的正极与第三节点c连接，第一二极管d1正向导通，且第一二极管d1正向导通后，交流电源、第三二极管d3、光耦隔离电路300、第一二极管d1和第一开关s1形成回路，因此，整流电路200有电压输出。由于整流电路200在第一开关s1闭合、第二开关s2断开时，只在交流电反向输入时有电压输出，而在交流电正向输入时无电压输出，因此，整流电路200进行半波整流。

当第一开关s1和第二开关s2均闭合时，若交流电正向输入该开关状态检测电路，则交流电经过第一开关s1、第二开关s2和第二节点b流入第四二极管d4，此时，由于第四二极管d4的正极与第二节点b连接，第四二极管d4正向导通，因此，交流电经过第四二极管d4流至第五节点e，此时，由于第三二极管d3的负极与第五节点e连接，第三二极管d3反向截止，因此，交流电经过第五节点e流至光耦隔离电路300，并经由光耦隔离电路300流入第三节点c，此时，由于第二二极管d2的正极与第三节点c连接，第二二极管d2正向导通，且第二二极管d2正向导通后，交流电源、第一开关s1、第二开关s2、第四二极管d4、光耦隔离电路300和第二二极管d2形成回路，因此，整流电路200有电压输出；若交流电反向输入该开关状态检测电路，则交流电经第四节点d流入第二二极管d2和第三二极管d3，此时，由于第二二极管d2的负极与第四节点d连接，第二二极管d2反向截止，而第三二极管d3的正极与第四节点d连接，第三二极管d3正向导通，因此，交流电经过第三二极管d3流至第五节点e，此时，由于第四二极管d4的负极与第五节点e连接，第四二极管d4反向截止，因此，交流电经过第五节点e流至光耦隔离电路300，并经由光耦隔离电路300流入第三节点c，此时，由于第一二极管d1的正极与第三节点c连接，第一二极管d1正向导通，且第一二极管d1正向导通后，交流电源、第三二极管d3、光耦隔离电路300、第一二极管d和第一开关s1形成回路，因此，整流电路200有电压输出。由于整流电路200在第一开关s1和第二开关s2均闭合时，在交流电正向输入和反向输入时均有电压输出，因此，整流电路200进行全波整流。

光耦隔离电路300则包括：光耦u1、采样电路310和第一电源320。

光耦u1的第一输入端与第五节点e连接，光耦u1的第二输入端与第三节点c连接，光耦u1的输出端与采样电路310的输入端连接，采样电路310的输出端与控制电路400连接，采样电路310的电源端与第一电源320连接。

可以理解的是，在该光耦隔离电路300中，当第一检测信号或第二检测信号满足光耦导通条件时，光耦u1工作在导通状态，采样电路310输出低电平信号，当第一检测信号或第二检测信号不满足光耦导通条件时，光耦u1工作在截止状态，采样电路310输出高电平信号。

具体地，当整流电路200输出第一检测信号至光耦隔离电路300时，若第一检测信号满足光耦导通条件，则光耦u1工作在导通状态，采样电路310输出低电平信号，若第一检测信号不满足光耦导通条件，则光耦u1工作在截止状态，采样电路310输出高电平信号，此时，采样电路310输出的低电平信号和高电平信号形成第一方波信号。

其中，若第一检测信号大于光耦导通阈值，则确定第一检测信号满足光耦导通条件，否则，确定第一检测信号不满足光耦导通条件(如图2(a)所示)。

当整流电路200输出第二检测信号至光耦隔离电路300时，若第二检测信号满足光耦导通条件，则光耦u1工作在导通状态，采样电路310输出低电平信号，若第二检测信号不满足光耦导通条件，则光耦u1工作在截止状态，采样电路310输出高电平信号，此时，采样电路310输出的低电平信号和高电平信号形成第二方波信号。

其中，若第二检测信号大于光耦导通阈值，则确定第二检测信号满足光耦导通条件，否则，确定第二检测信号不满足光耦导通条件(如图2(b)所示)。

进一步地，请参阅图4，光耦u1包括：发光二极管和光电三极管，光电三极管靠近发光二极管设置，当发光二极管发光时，光电三极管导通，当发光二极管不发光时，光电三极管截止。

该光耦u1的发光二极管的正极与第五节点e连接，该光耦u1的发光二极管的负极与第三节点c连接，该光耦u1的光电三极管的发射极接地，该光耦u1的光电三极管的集电极与采样电路310的输入端连接。

可以理解的是，当第一检测信号或第二检测信号满足光耦导通条件时，发光二极管发光，以使光电三极管导通，此时，采样电路310的输入端接地，采样电路310输出低电平信号；当第一检测信号或第二检测信号不满足光耦导通条件时，发光二极管不发光，以使光电三极管截止，此时，采样电路310的输入端接入第一电源320，采样电路310输出高电平信号。

采样电路310则包括：第一电阻r1。

第一电阻r1的第一端与第六节点f连接，第一电阻r2的第二端与第一电源320连接，第六节点f接入光耦u1的光电三极管的集电极、控制电路400以及地。

请参阅图5，在一些实施例中，该采样电路310还包括：第一电容c1。

第一电容c1的第一端与第六节点f连接，第一电容c1的第二端接地。

该第一电容c1用于对输入控制电路400的信号进行滤波，以防止干扰信号干扰控制电路400。

请参阅图6和图7，在一些实施例中，该光耦隔离电路300还包括：限流电路330，该限流电路330的第一端与第五节点e连接，该限流电路330的第二端与光耦u1的第一输入端连接，用于对输入光耦u1的电流进行限流，以防止输入光耦u1的电流过大，造成光耦u1损坏。

其中，当光耦u1包括发光二极管和光电三极管时，限流电路330的第二端与光耦u1的第一输入端连接，亦即，与光耦u1的发光二极管的正极连接。

该限流电路330包括：第二电阻r2，该第二电阻r2的第一端与第五节点e连接，该第二电阻r2的第二端与光耦u1的第一输入端连接。

可以理解的是，当光耦u1包括发光二极管和光电三极管时，第二电阻r2的第二端与光耦u1的发光二极管的正极连接。

控制电路400则包括：控制器(图未示)，该控制器可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编辑门阵列(fpga)或者单片机等。

优选地，在本实用新型实施例中，该控制器为单片机。

其中，该控制器由外部电源供电。

可以理解的是，在本实用新型实施例中，控制电路400能够根据接收到的方波信号的频率确定方波信号的类型为第一方波信号还是第二方波信号，若控制电路400根据方波信号的频率确定方波信号的类型为第一方波信号，则确定开关电路100处于第一开关状态，若控制电路400根据方波信号的频率确定方波信号的类型为第二方波信号，则确定开关电路100处于第二开关状态。亦即，在本实用新型实施例中，根据输入控制电路100的方波信号的频率确定开关电路100的状态，而根据方波信号的频率确定开关电路100的状态时，容易区分出不同的方波信号，进而能够避免与其他方波信号混淆而出现误判的情况，提高了准确性。

进一步地，在一些实施例中，通过该开关状态检测电路，还能够实现掉电重启安全保护。具体地，控制电路400根据接收到的方波信号的频率变化顺序确定开关电路100的状态变化顺序，若开关电路100的状态变化顺序由第一开关状态到第二开关状态，则确定掉电重启时开关电路100处于第一开关状态，符合掉电重启安全要求，控制电路400控制应用该开关状态检测电路的产品运行；若开关电路100的状态变化顺序不是由第一开关状态到第二开关状态，则确定掉电重启时开关电路100未处于第一开关状态，不符合掉电重启安全要求，控制电路400禁止应用该开关状态检测电路的产品运行。

进一步地，在一些实施例中，通过该开关状态检测电路，还能够实现过零检测。控制电路400根据接收到的第二方波信号确定过零点，具体地，控制电路400将第二方波信号的高电平上升沿时刻和下降沿时刻的中值确定为过零点。如图2(b)所示，高电平上升沿时刻为t'，高电平下降沿时刻为t"，而高电平上升沿时刻t'和下降沿时刻t"的中值为t1，t1为交流电的过零点。

由于第二方波信号的周期为交流周期的一半，而每个过零点都位于交流电的t/2周期处，因此，根据第二方波信号确定过零点计算简便，且能够准确确定过零点。

通过该开关状态检测电路，能够同时实现开关状态检测、掉电重启安全保护、过零点检测等多种功能。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。