单火线取电智能开关设计经验（v2.0版本）

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1、单火线取电智能开关设计经验(V2.0版本)关键词摘要：两线制单火线智能家居无线遥控触摸感应ZigBee智能开关单火线取电技术超微功耗单火线电源模块PI-3V3-B4PI-05V-D4前言随着智能家居的快速发展，单火线智能墙壁开关(只有单根火线进/出，不需要零线)成为了传统机械墙壁开关的升级换代(直接替代)产品，实现了灯具和电器开关的智能化控制(如声控开关，触摸开关，红外线遥控开关，人体感应开关，手机控制WIFI智能开关等)。并且，国内外普通家庭大多为单火线布线，在升级实现智能化改造时往往要求新智能开关能直接代换旧有的机械墙壁开关，更换时无需重新

2、布线。所以开发新型电子智能照明开关都必须要求采用单线制(2Wire两线制)的单火开关。根据电子常识可知，凡是电子智能照明开关本身都需要消耗一定的电流，在待机时，由于单火线开关待机取电是通过流过灯具的电流给智能开关的控制电路供电的，如果待机输入电流太小就会导致待机电路不能正常工作，如果待机输入电流太大就会导致灯具关闭后还会有闪烁或微亮(出现“关不死”的现象)等问题。特别是高阻抗的电子节能灯和LED灯(例如:高效节能灯和AC直接驱动的ACLED灯具)，对待机电流更为敏感。单火线开关闪烁的原因是什么?电子开关为什么接白炽灯不会闪烁，而接节能灯和LED

3、灯就会闪烁呢？这与节能灯(或LED灯)以及电子开关的自身构造都有关系：由于电子开关是用电子电路组成的控制开关，就一定要消耗一定的电流，这一电流必定要通过串接在电源回路中的节能灯(或单火线取电智能开关设计经验(V2.0版本)LED灯)。由于电子节能灯(或LED灯)内部电路结构的特殊性，即使流过节能灯(或LED灯)的电流很小，也会使节能灯产生不同程度的闪烁现象。下面分析其中原因：节能灯(或LED灯)内部电路一般采用了桥式整流电容滤波电路，如下图：当电子开关本身消耗的微小的电流通过火线经灯具内部的桥式整流电路的滤波电容C时，这一很小的电流向灯具内部电

4、容C充电，当灯具内部电容C上的直流电压充到一定的程度时（约50V左右,不同的灯电路会有些差别），节能灯内部的电子电路就会恢复工作而使节能灯(或LED灯)点亮，这时电容C两端的电压因为放电而随则会下降，然后再开始下一回合的充电及放电过程。这样，我们就会看到灯闪或微亮现象。这一闪烁现象的间隔与流过的电流及节能灯(或LED灯)的内部电路结构密切相关，很难进行具体量化(如：多少瓦数以上的灯不会闪烁，哪些类型的灯不会闪烁)。经过对大量各品牌不同厂家的节能灯进行实际测试，发现引起节能灯闪烁的电流从20微安至100微安不等。有一些节能灯在电流小于10微安以下

5、时都还会出现闪烁或者微亮的现象,另外灯闪烁与否与实际灯的标称功率瓦数也没有直接的绝对关系（如:测试发现有些１W甚至更小的灯都不会闪烁或微亮，而有一些个别杂牌5W的灯却会出现闪烁单火线取电智能开关设计经验(V2.0版本)或微亮）。所以，微功耗单火待机和工作电源电路的研发难度非常大，到目前为止这仍是国内外限制单火线（也称:2wire,单极,两线）智能开关发展的最主要技术瓶颈。我们唯一可以做的就是:将待机电流做到更小(15uA或者以下)，以适应更多的各类灯具，从而保证绝大多数灯具不会出现闪烁（由于世界上的灯具品种繁多质量参差不齐所以少数个别极其特殊的

6、灯具闪烁也是不可预知及无法避免的，在此特别建议生产厂家千万不要对客户或消费者绝对性承诺您的单火线智能开关带任何灯都不会闪烁，或者带x瓦以上的单不会闪烁，以免万一碰到而遭受不必要的麻烦)。单火线取电的解决方案有哪些？单火线智能开关的DC供电电源(或者电源模块)设计需要重点考虑两个问题：一方面尽可能的降低待机功耗:减小待机电流，避免出现灯关后闪烁或者微亮；另一方面是单火线的取电问题:提供足够的输出电流给电子开关控制电路(如专用控制IC、MCU、红外接收头、RF遥控模块、ZigBee芯片、继电器或者可控硅等)。由于电子开关工作时取电是通过开关断开时的

7、两端压差来取电的，当开关闭合时就没有了压差无法取电，这样就会导致控制电路开时失电失控问题。对于这一问题，有很多的解决办法出现，但有些还是比较复杂，电路成本也较高。目前市场上一些单火线电子开关的取电方式主要有：方案一：变压器电源变换取电法其实现方式是先将主回路电流整流，再经电子变压器进成DC-DC转换取出直流电单火线取电智能开关设计经验(V2.0版本)作为控制电流。变压器电源变换取电方案的优点是：成品较低。其缺点是：电路稳定性较差，生产调试非常困难且不良品较高，另外负载兼营性也是非常有限：因为变压器转换方式效率很低（有些人标示为85%，实际测试一

8、般为35%左右）功耗较高，带节能灯或LED灯可能会出现关不断的现象而出现闪烁现象，所以不能控制小功率的负载。采用此种方案的电子开关厂家，往往在产品使用