發布日期：2022-04-28 點擊率：76
【導讀】如何輕松改造出智能開關，選對單火線電源很關鍵。本期我們將講解單火線控制方案的原理，這種方案的技術難點及其解決方案。
由于LED和單火線電源處于串聯關系，則要求在LED不工作的時候（以下內容簡稱：關態），單火線電源的工作電流小（LED無微亮，即無“鬼火”），且能輸出穩定電壓，保證后端控制系統正常工作；在LED工作的時候（以下內容簡稱：開態），單火線電源不能影響LED正常工作（即無“頻閃”），且能輸出穩定電壓，保證后端控制系統正常工作。
要點一：單火線電源采用超低待機功耗的降壓電路
目前多用超低待機功耗的降壓電路，將其市電轉化為設定的輸出電壓，以供后端控制系統正常工作，同時不會導致LED出現“鬼火”現象。
如圖所示，降壓電路經LED接入零線和火線，由于LED內部等效一個電容并聯一個電阻負載，相當于一個電阻串聯在母線上，降壓電路正常工作給后端控制系統供電。在關態時，需要重點關注LED是否存在“鬼火”現象（LED微亮）。
“鬼火”現象出現的原因為：由于LED與降壓電路串聯在零火線之間，當降壓電路需要的輸入電流過大，則流進LED的電流同樣增大，就會導致LED短暫工作，出現微亮現象。
針對該問題，市面上已有部分廠家能把單火線電源的待機功耗做到幾個毫瓦。參考金升陽的非隔離LSF01-K5BxxSS系列，該產品結合外圍電路可滿足全球輸入電壓范圍（85-264VAC），在這輸入工作電壓范圍內能維持超低待機功耗，穩定輸出電壓5V、12V等，其待機功耗約為5.2mW。
要點二：關注單火線電源應用電路的功耗問題
如何平衡取電能力和不能頻閃，常見的解決方式為有可控硅和繼電器兩種方案。由于可控硅發熱問題，繼電器方案目前在市面上較為主流，以下主要講解繼電器方案的工作原理。其開態的具體工作原理如圖8所示。
1、零火線兩端電壓為正弦波，當交流電在正半波時，由于二極管D2的單向導電性和MOS管Q1斷開，此時的電流流經二極管D1、儲能和控制電路，使儲能和控制電路工作，提供穩定輸出電壓給后端控制系統工作，同時在某個設定電壓時控制MOS管Q1導通。故交流電在正半波時，只有一小部分能量儲存下來給后端控制系統供電，剩余能量通過MOS管Q1給LED供電。
2、當交流電在負半波時，此時電流通過LED和二極管D2形成回路，給LED供電。
可知，單火線電源應用時應注意兩點：
1、LED燈功率不宜過小，若LED燈功率過小，會導致開態取電電路無法儲存能量給后級電路供電，能使用的最小LED燈功率需要結合不同的電路和器件參數決定；
2、控制電路工作功耗不宜過大，若控制電路工作功耗過大，則會導致關態出現“鬼火”現象和開態取電電路異常，由于開態取電電路在參數確定的情況下，單個周期儲存的能量有限，無法提供充足的能量給工作功耗過大的控制電路；若實際應用需要工作功耗大的控制電路，則需要另外搭建電路解決該問題。
單火線的可靠性、體積、應用電路成為重點關注要素
針對這兩點，需考量各種應用環境的應用電路設計和具體參數，客戶可自行結合開關盒尺寸進行設計，但需將單火線電源的可靠性、體積、電源匹配的應用電路方案納入考慮。
基于市面上各個廠家的單火線電源產品的不同，其搭配的外圍電路及其電子元器件也并不相同，如模塊類的單火線電源集成度更高、IC類的單火線產品對客戶的自主研發能力要求較高。這里以金升陽的LSF01-K5BxxSS系列為例。
參考市面上不同應用端需求，金升陽結合LSF-K5BxxSS系列把相關應用電路方案大致分成兩類。
參考方案1：使用磁保繼電器作為開關器件
其磁保繼電器應用方案可支持帶3W功率以上LED，并且支持一路3W功率以上LED、兩路3W功率以上LED，三路3W功率以上LED的各種應用需求。
該應用方案的特點：關態LED無“鬼火”現象，開態取電能力強，單火線電源輸出電壓穩定。
參考方案2：超級電容方案
后端控制系統為NB-loT等大功率負載的應用方案（以下簡稱：超級電容方案）。由于后端控制系統可能為NB-IoT等大功率負載，就需要在后端控制系統工作時，若單火線電源處于關態，LED無“鬼火”現象，并且供電電壓正常；若單火線電源處于開態，要求供電電壓正常，并且LED無“頻閃”現象。
該方案主要通過對超級電容/鋰電池進行充電儲能，提供穩定輸出電壓給后端控制系統工作。由于超級電容方案內部設計了開態和關態充電電路，故實際應用時無需因超級電容/鋰電池無電壓導致更換超級電容/鋰電池，該方案可長期正常提供穩定輸出電壓。超級電容方案工作原理圖見下圖。
超級電容方案的繼電器分為兩種：普通繼電器或者磁保繼電器。其主要的目的為：若應用要求后端控制系統需要休眠，可選擇使用磁保繼電器的超級電容方案；若應用要求后端控制系統無需休眠，可選擇使用普通繼電器的超級電容方案，該方案成本較使用磁保繼電器的超級電容方案便宜，并且內部已設計出檢測LED是否接入的控制電路，成功解決掉因少接LED的情況下開啟該支路上的繼電器，其余LED存在“鬼火”的行業問題。
未來單火線電源方案將會成為市場主流方案
目前，隨著智能家居的興起，單火線的需求也隨之增加。智能化市場還是一個新興的市場，售后服務尤為重要，如果要選購智能化產品，一定要選擇一個有好口碑的生產廠家，讓售后服務得到最大的保障，這樣才能實現真正意義上的實用、省心。
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