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想要轻松改造智能开关,如何选择单火线电源很关键!

上期我们介绍旧改中关于智能开关的改造方案时,推荐了单火线控制方案,点击下方图片即可跳转相关文章阅读:


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那么如何轻松改造出智能开关,选对单火线电源很关键。本期我们将讲解单火线控制方案的原理,这种方案的技术难点及其解决方案。


图6单火线智能开关.jpg

由于LED和单火线电源处于串联关系,则要求在LED不工作的时候(以下内容简称:关态),单火线电源的工作电流小(LED无微亮,即无“鬼火”),且能输出稳定电压,保证后端控制系统正常工作;在LED工作的时候(以下内容简称:开态),单火线电源不能影响LED正常工作(即无“频闪”),且能输出稳定电压,保证后端控制系统正常工作。


图7.jpg


要点一:单火线电源采用超低待机功耗的降压电路


目前多用超低待机功耗的降压电路,将其市电转化为设定的输出电压,以供后端控制系统正常工作,同时不会导致LED出现“鬼火”现象。


图8-关态工作原理图.jpg


如图所示,降压电路经LED接入零线和火线,由于LED内部等效一个电容并联一个电阻负载,相当于一个电阻串联在母线上,降压电路正常工作给后端控制系统供电。在关态时,需要重点关注LED是否存在“鬼火”现象(LED微亮)。

“鬼火”现象出现的原因为:由于LED与降压电路串联在零火线之间,当降压电路需要的输入电流过大,则流进LED的电流同样增大,就会导致LED短暂工作,出现微亮现象。

针对该问题,市面上已有部分厂家能把单火线电源的待机功耗做到几个毫瓦。参考金升阳的非隔离LSF01-K5BxxSS系列,该产品结合外围电路可满足全球输入电压范围(85-264VAC),在这输入工作电压范围内能维持超低待机功耗,稳定输出电压5V、12V等,其待机功耗约为5.2mW。


要点二:关注单火线电源应用电路的功耗问题


如何平衡取电能力和不能频闪,常见的解决方式为有可控硅和继电器两种方案。由于可控硅发热问题,继电器方案目前在市面上较为主流,以下主要讲解继电器方案的工作原理。其开态的具体工作原理如图8所示。

1、零火线两端电压为正弦波,当交流电在正半波时,由于二极管D2的单向导电性和MOS管Q1断开,此时的电流流经二极管D1、储能和控制电路,使储能和控制电路工作,提供稳定输出电压给后端控制系统工作,同时在某个设定电压时控制MOS管Q1导通。故交流电在正半波时,只有一小部分能量储存下来给后端控制系统供电,剩余能量通过MOS管Q1给LED供电。

2、当交流电在负半波时,此时电流通过LED和二极管D2形成回路,给LED供电。

图9-开态工作原理图.jpg


可知,单火线电源应用时应注意两点。

1、LED灯功率不宜过小,若LED灯功率过小,会导致开态取电电路无法储存能量给后级电路供电,能使用的最小LED灯功率需要结合不同的电路和器件参数决定;

2、控制电路工作功耗不宜过大,若控制电路工作功耗过大,则会导致关态出现“鬼火”现象和开态取电电路异常,由于开态取电电路在参数确定的情况下,单个周期储存的能量有限,无法提供充足的能量给工作功耗过大的控制电路;若实际应用需要工作功耗大的控制电路,则需要另外搭建电路解决该问题。


单火线的可靠性、体积、应用电路成为重点关注要素


针对这两点,需考量各种应用环境的应用电路设计和具体参数,客户可自行结合开关盒尺寸进行设计,但需将单火线电源的可靠性、体积、电源匹配的应用电路方案纳入考虑。

基于市面上各个厂家的单火线电源产品的不同,其搭配的外围电路及其电子元器件也并不相同,如模块类的单火线电源集成度更高、IC类的单火线产品对客户的自主研发能力要求较高。这里以金升阳的LSF01-K5BxxSS系列为例。


图10-金升阳LSF01-K5BXXSS产品特点.jpg


参考市面上不同应用端需求,金升阳结合LSF-K5BxxSS系列把相关应用电路方案大致分成两类。


参考方案一,使用磁保继电器作为开关器件


其磁保继电器应用方案可支持带3W功率以上LED,并且支持一路3W功率以上LED、两路3W功率以上LED,三路3W功率以上LED的各种应用需求。

该应用方案的特点:关态LED无“鬼火”现象,开态取电能力强,单火线电源输出电压稳定。


参考方案二,超级电容方案


后端控制系统为NB-loT等大功率负载的应用方案(以下简称:超级电容方案)。由于后端控制系统可能为NB-IoT等大功率负载,就需要在后端控制系统工作时,若单火线电源处于关态,LED无“鬼火”现象,并且供电电压正常;若单火线电源处于开态,要求供电电压正常,并且LED无“频闪”现象。

该方案主要通过对超级电容/锂电池进行充电储能,提供稳定输出电压给后端控制系统工作。由于超级电容方案内部设计了开态和关态充电电路,故实际应用时无需因超级电容/锂电池无电压导致更换超级电容/锂电池,该方案可长期正常提供稳定输出电压。超级电容方案工作原理图见图10。


图10-金升阳LSF01-K5BXXSS产品特点.jpg


超级电容方案的继电器分为两种:普通继电器或者磁保继电器。其主要的目的为:若应用要求后端控制系统需要休眠,可选择使用磁保继电器的超级电容方案;若应用要求后端控制系统无需休眠,可选择使用普通继电器的超级电容方案,该方案成本较使用磁保继电器的超级电容方案便宜,并且内部已设计出检测LED是否接入的控制电路,成功解决掉因少接LED的情况下开启该支路上的继电器,其余LED存在“鬼火”的行业问题。


未来,单火线电源方案将会成为市场主流方案


目前,随着智能家居的兴起,单火线的需求也随之增加。智能化市场还是一个新兴的市场,售后服务尤为重要,如果要选购智能化产品,一定要选择一个有好口碑的生产厂家,让售后服务得到最大的保障,这样才能实现真正意义上的实用、省心。


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