關(guān)鍵詞摘要：智能家居  單火線智能開關(guān) 電源模塊 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 超微功耗　單火線開關(guān)  智能家居  智能開關(guān)　遙控開關(guān)　WIFI燈控開關(guān)　觸摸開關(guān)　兩線制開關(guān)
　　　　　　
前言
隨著智能家居的快速發(fā)展，單火線智能墻壁開關(guān)(只有單根火線進(jìn)/出，不需要零線)成為了傳統(tǒng)機(jī)械墻壁開關(guān)的升級換代(直接替代)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了燈具和電器開關(guān)的智能化控制(如聲控開關(guān)，觸摸開關(guān)，紅外線遙控開關(guān)，人體感應(yīng)開關(guān)，手機(jī)控制WIFI智能開關(guān)等)。并且，國內(nèi)外普通家庭大多為單火線布線，在升級實(shí)現(xiàn)智能化改造時(shí)往往要求新智能開關(guān)能直接代換舊有的機(jī)械墻壁開關(guān)，更換時(shí)無需重新布線。所以開發(fā)新型電子智能照明開關(guān)都必須要求采用單線制(2 Wire 兩線制)的單火開關(guān)。
根據(jù)工作原理可知，凡是電子智能照明開關(guān)本身都需要消耗一定的電流，在待機(jī)時(shí)，由于單火線開關(guān)待機(jī)取電是通過流過燈具的電流給智能開關(guān)的控制電路供電的，如果待機(jī)輸入電流太小就會導(dǎo)致待機(jī)電路不能正常工作，如果待機(jī)輸入電流太大就會導(dǎo)致燈具關(guān)閉后還會有閃爍或微亮(出現(xiàn)“關(guān)不死”的現(xiàn)象)等問題。特別是高阻抗的電子節(jié)能燈和LED燈(例如: 高效節(jié)能燈和AC直接驅(qū)動的AC LED燈具)，對待機(jī)電流更為敏感。

單線制電子開關(guān)帶節(jié)能燈(LED燈)會閃爍的原因
電子開關(guān)為什么接白熾燈不會閃爍，而接節(jié)能燈和LED燈就會閃爍呢？這與節(jié)能燈(或LED燈)以及電子開關(guān)的自身構(gòu)造都有關(guān)系：由于電子開關(guān)是用電子電路組成的控制開關(guān)，就一定要消耗一定的電流，這一電流必定要通過串接在電源回路中的節(jié)能燈(或LED燈)。由于電子節(jié)能燈(或LED燈)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的特殊性，即使流過節(jié)能燈(或LED燈)的電流很小，也會使節(jié)能燈產(chǎn)生不同程度的閃爍現(xiàn)象。

以下分析其中原因：節(jié)能燈(或LED燈)內(nèi)部電路一般采用了橋式整流電容濾波電路，如下圖
 

當(dāng)電子開關(guān)本身消耗的微小的電流通過火線經(jīng)燈具內(nèi)部的橋式整流電路的濾波電容C時(shí)，這一很小的電流向燈具內(nèi)部電容C充電，當(dāng)燈具內(nèi)部電容C上的直流電壓充到一定的程度時(shí)（約50V左右,不同的燈電路會有些差別），節(jié)能燈內(nèi)部的電子電路就會恢復(fù)工作而使節(jié)能燈(或LED燈)點(diǎn)亮，這時(shí)電容C兩端的電壓因?yàn)榉烹姸S則會下降，然后再開始下一回合的充電及放電過程。這樣，我們就會看到燈閃或微亮現(xiàn)象。
這一閃爍現(xiàn)象的間隔與流過的電流及節(jié)能燈(或LED燈)的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，很難進(jìn)行具體量化(如：多少瓦數(shù)以上的燈不會閃爍，哪些類型的燈不會閃爍)。經(jīng)過對大量各品牌不同廠家的節(jié)能燈進(jìn)行實(shí)際測試，發(fā)現(xiàn)引起節(jié)能燈閃爍的電流從20微安至100微安不等。有一些節(jié)能燈在電流小于10微安以下時(shí)都還會出現(xiàn)閃爍或者微亮的現(xiàn)象,另外燈閃爍與否與實(shí)際燈的標(biāo)稱功率瓦數(shù)也沒有直接的絕對關(guān)系（如:　測試發(fā)現(xiàn)有些１W甚至更小的燈都不會閃爍或微亮，而有一些5W的燈卻會出現(xiàn)閃爍或微亮）。

所以，微功耗單火待機(jī)和工作電源電路的研發(fā)難度非常大，到目前為止這仍是國內(nèi)外限制單火線（也稱: 2 wire,單極,兩線）智能開關(guān)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。我們唯一可以做的就是: 將待機(jī)電流做到更小(15uA或者以下),以適應(yīng)更多的各類燈具,從而保證大部分(95%或以上)燈具不會出現(xiàn)閃爍。

單線制智能開關(guān)的DC供電電源(或者電源模塊)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮兩個(gè)問題：
一方面盡可能的降低待機(jī)功耗: 減小待機(jī)電流,避免出現(xiàn)燈關(guān)后閃爍或者微亮；
另一方面是單火線的取電問題: 提供足夠的輸出電流給電子開關(guān)控制電路(如專用控制IC，MCU，紅外接收頭,RF遙控模塊，繼電器或者可控硅等)。由于電子開關(guān)工作時(shí)取電是通過開關(guān)斷開時(shí)的兩端壓差來取電的，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)就沒有了壓差無法取電，這樣就會導(dǎo)致控制電路開時(shí)失電失控問題。對于這一問題，有很多的解決辦法出現(xiàn)，但有些還是比較復(fù)雜,電路成本也較高,比如現(xiàn)在市場上一些二線制電子開關(guān)的控制電路的供電電路（或電源模塊）采用的方式有:
1、    方式一: 電子開關(guān)（觸摸開關(guān)、聲光控開關(guān)、人體感應(yīng)開關(guān)等）中的開關(guān)元件的開態(tài)和斷態(tài)情況下由同一電路供電，通過電容降壓再用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的方式給控制電路提供直流電源，在斷態(tài)時(shí)，由于控制電路消耗的電流也是電子開關(guān)主回路的電流，所以電子開關(guān)主回路的電流必須比較大，如果接上小功率的燈泡，燈絲就會發(fā)紅，接上節(jié)能燈可能會出現(xiàn)關(guān)不斷的現(xiàn)象，所以此類兩線制電子開關(guān)大多數(shù)不能控制小功率的負(fù)載，同時(shí)用電容降壓，如果電流較大，電容的發(fā)熱非常嚴(yán)重，這樣就會給產(chǎn)品留下很大的故障隱患。

2、    方式二: 將開態(tài)和斷態(tài)的時(shí)由不同的電路供電，其實(shí)現(xiàn)方式是先將主回路電流整流，再取出部分直流電作為控制電流。其缺點(diǎn)是對整流器件要求高、且發(fā)熱嚴(yán)重，限制了負(fù)載功率的提高,不適用于較大功率燈具。

上述兩種電源模塊，都解決了電子開關(guān)斷態(tài)時(shí)供電電流較大的問題，但對于電子開關(guān)控制的負(fù)載的功率范圍、穩(wěn)定性及其電源轉(zhuǎn)換效率方面，還是存在一定的不足。

      于是，東莞市迅迪電 子公司研發(fā)推出了PI系列超小型一體化電源模塊,其輸入電壓范圍非常寬(6V-380V) 、輸出功率較大(高達(dá)200mA)、輸出電壓可選(,3.3V,5V等),燈具負(fù)載范圍寬(1W-3000W)、功耗低發(fā)熱較 小。可以為控制電路(如專用控制IC，MCU，紅外接收頭,RF遙控模塊，繼電器或者可控硅等)提供穩(wěn)定的工作電源。該產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是拋棄現(xiàn)有二線制開關(guān)通 過開態(tài)供電路和斷態(tài)供電路結(jié)合的方式供電，而是利用此電源模塊的超寬電壓輸入特點(diǎn)(確保無論開燈或者關(guān)燈時(shí)都能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電)，保證子電子開關(guān)的安全穩(wěn) 定。電源模塊電路的轉(zhuǎn)換效率較高，在電子開關(guān)斷態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到65%以上并且主回路上的電流較小，可以帶絕大多數(shù)節(jié)能燈或LED燈而不出現(xiàn)爍或者微亮現(xiàn)象。此系 列超小型一體化電源模塊可以根據(jù)實(shí)際控制電路需要（如，是采用專用IC還是采用MC;是采用紅外接收還是RF遙控，是采用繼電器還是可控硅,....等 等,不同的控制電路所需要的工作電壓和工作電流不一樣）來選用,如可控硅版本（負(fù)載1W-300W)用的有PI-05V-B4,PI-3V3-B4等，繼電器版本（負(fù)載1W-3000W)用的有PI-05V-D4（配合繼電器驅(qū)動模塊XD-KC024）等。
 

智能開關(guān)無零線供電主要有兩種方式：

【單火線模塊選型】

1）XD301單火線開關(guān)模塊|適用于ZigBee/BLE Mesh單火開關(guān)

2）XD301F單火線開關(guān)模塊|適用于智能中控屏｜全面屏｜觸屏語音智能開關(guān)等

3）XD30A單火線開關(guān)模塊|適用于WiFi/NB-IOT單火開關(guān)

4）XD303單火線開關(guān)模塊|適用于開關(guān)型NB-IOT室溫采集器

5）XD501單火線串聯(lián)取電模塊|適用于開關(guān)型NB-IOT室溫采集器（開燈取電）

6） XD101 XD102零火轉(zhuǎn)單火套件 零火智能開關(guān)單火線供電套件組件(外接式）【new]

相關(guān)下載：

1.單火線取電技術(shù)