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单火线开关供电电源部份的工作原理?

更新:2018-05-16

单线进出的电子开关(以下简称为单线电子开关)有着广阔的应用前景:一方面它可以直接代换家

居中非常普及的墙壁开关,安装和代换都很方便;另一方面还可以方便地实现遥控或智能控制。然

而,正因为只有单线进出,在开关闭合时,开关两端电压几乎为零,电子开关的自身供电难以解决

;况且又由于开关所控制的负载不确定性,使得这个问题难上加难。

   单火线开关的供电一般是分成两部份来实现对控制电路的供电:关态供电和开态供电,下面分别

加以说明:

   1. 关态供电(灯不亮,待机供电):

   在关灯的时候,即可控硅截止不导通的状态下主要是由微功耗电源模块 PI-3V3-B4 来实现取电

的(参以下电路原理图),PI-3V3-B4 负责把 220V 的电网电压变成 3.3V 的稳定的低压直流输出

。从图 1 的路径中看到,市电电网电源从零线(N)通过灯负载(LAMP)经过整流二极管 D5,然后

串入了限流电阻 R1 加到电源模块 PI-3V3-B4 的高压输入脚(IN),由电源模块的公共接地端(GND

)经桥式整流器(D1-D4)中的一个二极管(D1)回到电网的火线端(L)形成一个电流回路。使得

电源模块有高压电源输入,低压输出端(OUT)就有了 3.3V 的稳定直流电压输出供给控制电路(如

控制芯片、无线模块等)使用。


   有些朋友会问:既然称为单火线开关是不是不需要零线都能工作,其实“单火线”是相对电子开

关盒来说的(只需要接入火线到开关盒中,不需要接入零线到开关盒中),对整个电路来说,实际上

也是经过零火线来工作的,只不过借用了灯具作为连接零线的通路,这就产生了一个问题,由于节

能灯或 LED 类灯具只要通过很小的电流,在关灯时都会产生闪烁发光现象,特别是 LED 灯闪光的

时候非常亮,这个电流一般不能大于 30μA,当然有些灯具大一些(例如 100μA)也不会闪,但为

了做成的开关能适应更多的灯具这个电流是越小越好。由于微功耗的电源模块转换效率一般都比较

低,大都不超过 50%(优化后可以达到 65%),所以在输入电流 30μA 的情况下,低压输出端

OUT)能提供给控制电路使用的电流不会超过 1mA(即使瞬间电流可以几十 mA,但平均电流都必

须控制在 1mA 以下)。

   除了控制尽量小的后级控制电路电流以外,电源模块本身的空载电流也是一个关键因素。如果电

源模块本身的空载输入电流大于 30μA 的话,就算后级控制电路使用的电流为零也无法将电子开关

的整体待机电流做到 30μA 以下,所以我们改进开发了这一种电源模块。它的空载电流非常小(近

乎“零”功耗),这样在有条件把控制电路的使用电流做得很小的话,整个开关的待机电流就能做

得很小,就能适应更多的节能灯或 LED 灯。

   2. 开态供电(灯点亮):

   在开灯的时候,即可控硅导通的状态下,为了维持电路的供电,我们使用了两个稳压管(Z1Z2

)和桥式整流器(D1-D4)组成了开态取电电路。

   综上所述,不论电子开关导通还是截止,都能够解决电子开关电路的自身供电问题。

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