【關(guān)鍵詞摘要】單火線取電技術(shù) 單火線 ZigBee 智能家居 智能開關(guān) 無線遙控開關(guān) 觸摸開關(guān) 單火線取電  單火線供電 變壓器電源變換 超微功耗電源轉(zhuǎn)換器 PI-3V3-B4 PI-05V-D4

由于國內(nèi)外普通傳統(tǒng)機械墻壁開關(guān)盒大多為單火線布線(為節(jié)省成本沒有預(yù)設(shè)“多余的”零線)，而在智能家居升級實現(xiàn)智能化改造時往往要求新型智能開關(guān)能直接代換舊有的機械墻壁開關(guān)無需重新布線，為了解決這個難題，所以新型電子智能開關(guān)都必須要求采用單火線供電方式，其核心就是單火線取電技術(shù)。

      單火線取電技術(shù)的難點在于，在燈具關(guān)閉時，單火智能開關(guān)是和燈具串聯(lián)后接入電網(wǎng)的，所以流過智能開關(guān)和燈具的電流大小是一樣的，電流小就會導(dǎo)致智能開關(guān)電路不能工作，如果電流過大就會導(dǎo)致燈具會有間歇性閃爍（俗稱“鬼火”）等問題。

單火線智能開關(guān)的DC供電電源(或者電源模塊)設(shè)計需要重點考慮兩個問題：一方面盡可能的降低待機功耗: 減小待機電流，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、ZigBee芯片、繼電器或者可控硅等)。由于電子開關(guān)工作時取電是通過開關(guān)斷開時的兩端壓差來取電的，當(dāng)開關(guān)閉合時就沒有了壓差無法取電，這樣就會導(dǎo)致控制電路開時失電失控問題。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。目前市場上一些單火線電子開關(guān)的單火線取電技術(shù)主要有：

方案一：變壓器電源變換取電法

其實現(xiàn)方式是先將主回路電流整流，再經(jīng)電子變壓器進成DC-DC轉(zhuǎn)換取出直流電作為控制電流。變壓器電源變換取電方案的優(yōu)點是：成品較低。

此單火線取電技術(shù)的缺點是：電路穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)調(diào)試非常困難且不良品較高，另外負載兼營性也是非常有限：因為變壓器轉(zhuǎn)換方式效率很低（有些人標(biāo)示為85%，實際測試一般為35%左右）功耗較高，帶節(jié)能燈或LED燈可能會出現(xiàn)關(guān)不斷的現(xiàn)象而出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，所以不能控制小功率的負載。采用此種方案的電子開關(guān)廠家，往往在產(chǎn)品使用說明書中要求用戶在節(jié)能燈或LED燈的兩端并接旁路電容或電阻，其方法是在節(jié)能燈或LED燈的兩端并接一個0.1微法左右的電容或68K左右的電阻，由于外加電容或電阻的交流旁路作用，流過節(jié)能燈或LED燈的電流比較小，因而可以避免部分節(jié)能燈或LED燈閃爍，外加電阻或電容配件主要是優(yōu)點就是開發(fā)技術(shù)難度較低；但是一方面因為外加電容體積及外加電阻自身發(fā)熱的問題，外加電容或電阻只能提供比較有限的電流，無法保證某些中高檔電子開關(guān)（如Zigbee智能開關(guān)等）的自身供電電流足夠，因而兼營的燈具比較有限，另一方面從安裝的角度來說不太方便，需要額外拉線駁接這個電容或電阻配件，這將增加了安裝的難度而影響了消費體驗，所以目前極少用在中高檔智能開關(guān)產(chǎn)品中，只是在市場上的一些普通的低檔單火線開關(guān)中比較常見。、

上述變壓器電源變換取電法，已經(jīng)初步解決了電子開關(guān)的自身供電的問題（解決了電子開關(guān)斷態(tài)時供電的問題），但對于電子開關(guān)控制的負載的功率范圍、穩(wěn)定性及其電源轉(zhuǎn)換效率方面，還是存在明顯的不足。

方案二：超微功耗電源轉(zhuǎn)換器取電法

為了降低電子開關(guān)自身功耗、減少待機電流，一方面除了對控制電路（如控制芯片、RF無線模塊等）要選用低功耗的電子元器件來減小電源的負荷之外；另一方面單火取電電源電路要采用效率高功耗小的超微功耗電源變換器；這樣才能將電子開關(guān)自身整機功耗限制在0.01W以內(nèi)，我們可以從理論上計算一下：節(jié)能燈的Max不閃爍電流I=30uA，開關(guān)和燈是串聯(lián)的，那么待機功耗 P=Ui=220V×30uA=0.0088W=7.33mw; 現(xiàn)在視為理想情況輸出效率為100%，若輸出電壓按Uo=5V計算，那么電子開關(guān)自身電源的輸出電流Io=P/Uo=0.00733W/5V=1.46mA ,而實際上由于電源開關(guān)管的穿透電流在10uA以上，這種超微功耗電源效率做到100%是不可能的，達到60%以上都極為困難，實際電子開關(guān)的電源供給負載的電流達到1mA就不錯了。這種方案的優(yōu)點是電路耗電極低，可以兼營更多的燈具不會出現(xiàn)閃爍情況，但是超微功耗電源轉(zhuǎn)換器電路復(fù)雜，成本較高。目前市場上出現(xiàn)了一些一體化的小體積微功耗單火線電源模塊 (如可控硅專用型PI-3V3-B4，繼電器專用型PI-05V-D4等)，由于其專業(yè)化程度比較高、性能穩(wěn)定、無需調(diào)試，能夠滿足各類負載功率(如：小功率LED燈、大功率電器等)及負載類型(包括阻性、容性、感性負載，如白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈、LED燈、節(jié)能燈等)的應(yīng)用要求，特別是可以接各種日光燈（包括傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器、新型電子鎮(zhèn)流器類型），不失為智能家居廠家開發(fā)智能開關(guān)的一種捷徑，從而快速突破單火線取電的技術(shù)瓶頸而將開發(fā)重點轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品智能化設(shè)計上面來。 

     東莞市迅迪電子有限公司研究單火線取電技術(shù)多年，并于2015年初研發(fā)推出的PI系列超小型一體化電源模塊，其輸入電壓范圍非常寬(13V-380V) 、輸出功率較大(Max200mA)、輸出電壓可選(常用3.3V， 5V等)，燈具負載范圍寬(參考：3W-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、ZigBee模塊、藍牙模塊、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)點是采用超微功耗電路設(shè)計，利用此電源模塊的超寬電壓輸入特點（確保無論開燈或者關(guān)燈時都能實現(xiàn)穩(wěn)定供電），保證了電子開關(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，轉(zhuǎn)換效率達到65%以上并且主回路上的電流較小，可以帶絕大多數(shù)節(jié)能燈和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)實際控制電路需要（如，是采用專用IC還是采用MCU；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，(如可控硅專用型PI-3V3-B4、PI-05V-B4，繼電器專用型PI-05V-D4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]

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